Как влияют внешние факторы на процесс фотосинтеза. Процесс фотосинтеза растения

Как влияют внешние факторы на процесс фотосинтеза

Чтобы ответить на вопрос, как влияют внешние факторы на процесс фотосинтеза, необходимо знать, что к числу внешних факторов, относятся: свет, температура, концентрация углекислого газа в воздухе и водоснабжение растения.

Свет

Интенсивность света оказывает большое влияние на процесс фотосинтеза. С повышением интенсивности света ускоряется и фотосинтез, но прямой пропорциональной зависимости между интенсивностью света и фотосинтезом не наблюдается. Зависимость фотосинтеза от количества света будет у разных растений неодинакова.

По отношению к интенсивности света растения разделяют на 2 группы: светолюбивые и теневыносливые. Первые хорошо растут на открытых местах, при ярком свете, вторые — в тени.

Эти растения отличаются и по интенсивности фотосинтеза: у светолюбивых растений фотосинтез возрастает при увеличении освещения, у теневыносливых остается на одном уровне.

У теневыносливых растений максимальный фотосинтез протекает при меньшей освещенности по сравнению со светолюбивыми.

Светолюбивые и теневыносливые растения различаются как по анатомическому строению, так и по физиологическим признакам. Листья светолюбивых растений имеют более толстую листовую пластинку, хорошо развитый мезофилл, несколько слоев столбчатой паренхимы, более толстый слой кутикулы, больше устьиц и большее количество проводящих пучков, подробнее: (Процесс фотосинтеза в листьях растений). Клетки у них мелкие, хлоропласты тоже. Кроме того, они содержат меньше хлорофилла, чем теневыносливые растения.

У теневыносливых растений листовая пластинка тонкая, один слой столбчатой паренхимы, сеть жилок слабо развита, устьиц немного. Клетки этих растений крупные, хлоропласты тоже.Данные по количеству хлорофилла у светолюбивых и теневыносливых растений приведены в таблице.

Содержание хлорофилла (в г /кг сырого веса) в зависимости от условий освещения

Из данных таблицы видно, что у ели — теневыносливого растения— на свету содержание хлорофилла в 2 раза выше, чем у светолюбивой лиственницы.

При недостатке света разница в содержании хлорофилла у ели и лиственницы возрастает в 21 раз. Все особенности в строении листьев у светолюбивых растении имеют приспособительный характер.

Так, большое количество устьиц, хорошая проводящая система и повышенная транспирация не позволяют листьям перегреваться на ярком свету и способствуют быстрой подаче к ним воды.Особенности строения листьев у теневыносливых растений вполне обеспечивают их нормальный рост при относительно слабом освещении.

Большое количество хлорофилла дает возможность теневыносливым растениям осуществлять процесс фотосинтеза при малой интенсивности света. Если же теневыносливые растения перенести на яркий свет, то они быстро погибают, так как высокое содержание хлорофилла приводит к большому поглощению света, в результате чего резко возрастает транспирация, однако из-за слабо развитой проводящей системы вода в листья поступает медленно.

Светолюбивые и теневыносливые растения отличаются и по положению компенсационной точки, т. е. той интенсивности света, при которой образование органического вещества при фотосинтезе равно его трате на дыхание.

Теневыносливые растения характеризуются низкой интенсивностью дыхания и повышенной интенсивностью фотосинтеза при слабой освещенности, поэтому точка компенсации у них расположена ниже.

Накопление органического вещества у этих растений идет при низкой интенсивности света, при которой у светолюбивых растений вследствие интенсивного дыхания еще не наступила точка компенсации. Светолюбие и тенелюбие растений изменяется в зависимости от места произрастания растений.

Изменение светолюбия растений в связи с географической широтой зависит не только от света, но и от температуры и водоснабжения.

Листья растения хорошо приспосабливаются к условиям освещения. Так, в кроне дерева всегда есть листья светового типа, расположенные на периферии, и листья теневого типа, находящиеся на ее затененной стороне.

Растения можно выращивать при искусственном освещении, используя электрический свет. Однако в этом случае они приобретают признаки этиоляции: электрический свет имеет недостаточное количество сине-фиолетовых лучей, влияющих на формообразовательные процессы.

В последнее время предложены различные лампы, которые дают свет, содержащий необходимое количество синих и фиолетовых лучей. Для нормального роста светолюбивых растений достаточно освещенности в 10— 15 тыс. люксов, которой можно достигнуть и при искусственном освещении.

Температура

Температура оказывает большое влияние на процесс фотосинтеза. При повышении температуры на 10° интенсивность фотосинтеза примерно удваивается. Усиление фотосинтеза, однако, происходит только до температуры 30—35°, дальнейшее повышение ее приводит к уменьшению фотосинтеза, и при 40—45° он прекращается.

У многих растений наиболее интенсивный фотосинтез наблюдается при 20—25° (рис. 31).По представлению Ф. Блэкмана, форма кривой изменения интенсивности фотосинтеза с повышением температуры обусловлена тем, что наряду с прогрессивным ускорением химических реакций при повышении температуры возникают процессы, угнетающие фотосинтез (инактивация хлоропластов).

К числу внешних факторов, влияющих на интенсивность фотосинтеза, относится и содержание углекислого газа в атмосфере. В среднем в атмосфере содержится 0,03% углекислого газа по объему, и содержание его в атмосфере почти не изменяется: дефицит быстро выравнивается поступлением СО2 из почвы в результате жизнедеятельности микроорганизмов.

При увеличении количества углекислого газа в атмосфере фотосинтез возрастает, но прямой пропорциональности между содержанием углекислого газа и фотосинтезом не наблюдается.

Фотосинтез устойчиво увеличивается при повышении содержания углекислого газа до 0,06%, а при значительной интенсивности света и при 1,5—2,0%. В производственных условиях в теплицах и оранжереях в утренние часы, когда фотосинтез идет интенсивно, содержание углекислого газа быстро падает ниже нормы (0,03%) и растения голодают.

Поэтому в условиях закрытого грунта уже вошло в практику повышать содержание углекислоты до 1—2%. Однако повышение концентрации углекислого газа неэффективно при слабой интенсивности света, так как углекислый газ не успевает перерабатываться в листьях в органические соединения и действует токсически.

При повышении интенсивности света с одновременным увеличением количества углекислого газа возрастает и интенсивность фотосинтеза.

Содержание воды в растении

Громадное значение для протекания и интенсивности фотосинтеза имеет содержание воды в растении и условия его водоснабжения, поскольку из воды и углекислого газа синтезируются органические вещества и коллоиды цитоплазмы должны быть насыщены водой.

При недостатке воды закрываются устьица, в результате замедляется процесс проникновения углекислого газа в лист, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению фотосинтеза.

При недостаточном водоснабжении подсыхают оболочки клеток мезофилла, граничащие с межклеточниками, что задерживает передвижение углекислого газа к хлоропластам. Вода необходима также и для нормальной работы ферментов, участвующих в процессе фотосинтеза, а в дальнейшем для переработки его продуктов.

Временное подвядание растений неблагоприятно влияет на интенсивность фотосинтеза; при этом оно сказывается тем дольше и сильнее, чем длительнее было обезвоживание.При недостатке воды задерживается отток образовавшихся продуктов из листа в стебель и корень растения, что тоже тормозит процесс фотосинтеза, от температуры.

Избыточное увлажнение, в результате которого могут закрываться устьица, также отрицательно сказывается на интенсивности фотосинтеза: углекислый газ не может проникнуть внутрь листа.

Агротехнические приемы

Для усиления процесса фотосинтеза, а следовательно, получения высоких урожаев разработаны агротехнические приемы. Большое значение имеют густота стояния растений и направление рядков. При сильно загущенных посевах снижается освещенность отдельных растений, что может привести к уменьшению фотосинтеза.

Для светолюбивых растений необходимо применять широкорядные посевы, обеспечивающие хорошую освещенность растений. В этом случае усиление процесса фотосинтеза связано не только с лучшей освещенностью растений, но и с большей площадью их питания.

В целях лучшего использования света растениями важное значение имеет и направление рядков. В условиях северо-западной зоны лучше располагать рядки с севера на юг, а на юге — с запада на восток.

Для получения высоких урожаев растения нужно обеспечить и углекислым газом. Внесением в почву навоза, торфа и других органических веществ обогащают надземный слой воздуха углекислым газом, который выделяется из почвы при разложении микроорганизмами органических веществ.

Почвы, богатые перегноем, ежедневно выделяют до 100—250 кг СО2 на 1 га. Кроме того, внесение органических удобрений улучшает структуру почвы. В районах с развитой промышленностью углекислый газ, являющийся отходом производства, может быть также использован для обогащения воздуха над посевами. В этом случае его подают на близлежащие поля по трубам.

Дополнительное питание растений углекислым газом особенно необходимо при выращивании растений в условиях закрытого грунта — в теплицах и оранжереях, где часто в полуденные часы СО2 почти отсутствует.

В этом случае обогащение воздуха СО2 увеличивает урожай в 2—2,5 раза.При выращивании растений в условиях закрытого грунта приходится прибегать к дополнительному освещению, особенно в пасмурные дни и в зимнее время.

Свет мощных ламп накаливания может вызвать перегрев растений, поэтому между источником света и растениями ставят водные экраны для поглощения избытка тепловых — инфракрасных — лучей.

Поэтому для выращивания растений стали применять люминесцентные лампы — лампы холодного света. При полном отсутствии солнечного света интенсивность освещения должна быть 50—100 тыс. эрг на 1 кв. см в 1 секунду. Для досвечивания достаточно 50 эрг на 1 кв. см в 1 секунду.

Выращивание растений на искусственном освещении называется светокультурой. Для нормального роста растений в условиях светокультуры необходимо, кроме света, обеспечить их углекислым газом, минеральным питанием и правильно снабжать водой.

Светокультуры имеют большое значение для ранней выгонки зеленных культур, выращивания рассады, томатов, огурцов, редиса, а также для быстрого получения сеянцев древесных пород декоративного садоводства.

Используя светокультуры можно снабжать население свежими овощами в течение круглого года.

libtime.ru

Процесс фотосинтеза простым языком

Вряд ли любой из нас, наблюдая окружающий мир, задумывался над таким фактом, что каждый зеленый листочек на дереве или кусте представляет собой удивительную, по сути, самопроизвольную лабораторию, одну из самых таинственных и замечательных из всех, существующих на Земле. Дело в том, что в этом листе практически ежесекундно, пока на него попадает свет Солнца, осуществляется великая мечта не только биохимиков, фантастов, а и каждого человека: происходит создание живого из неживого. Действительно, поистине удивительным кажется, что только зелёное растение без всяких суперсовременных технологий и приборов может создавать живое вещество. Поэтому совсем не является преувеличением высказывание о том, что этот процесс - процесс фотосинтеза – представляет собой настоящее и неповторимое больше нигде «творчество жизни». Начинается это творение с работы заключенного в растении солнечного луча. Этот сложный биохимический процесс и представляет собой процесс фотосинтеза.

Мы знаем о фотосинтезе из школьной программы, других источников. Знаем, что материалы, необходимые для того чтобы воспроизвести процесс фотосинтеза, крайне просты: углекислый газ, вода, солнечная энергия. А вот за ними в дело вступают различные соляные растворы, которые доставляются корнями растения из почвы.

Вся растительность вокруг нас, вся фауна, наконец, мы сами (люди) - это простые потребители чудесной зеленой кухни.

Хищники употребляют в пищу травоядных, те, в свою очередь, растения. Таким образом происходит процесс, при котором все живут за счет питания, которое приготовляется зелеными растениями.

Одним словом, зеленые растения - это общие «кормильцы». Однако этим нельзя ограничиваться, потому что не следует забывать и о воздухе, которым мы дышим. Ведь это растения и процесс фотосинтеза, происходящий в них, посредством химических преобразований, приводят к выделению чистого кислорода. И можно вполне уверенно предположить, что кислород, находящийся в воздухе в качестве одного из его компонентов, предоставлен нам зелеными растениями. По сути, миллионы лет создавали растительные клетки эту летучую оболочку земному шару - атмосферу, жизнь без которой просто невозможна. Действительно, с большим трудом можно представить себе, что бы являла собой Земля, не будь на ней растений, а следовательно, и других живых организмов и существ, которые так или иначе связаны с ними.

Скорее всего, земные материки напоминали бы поверхность какой-либо пустынной планеты, и все это было бы окутано смертельным углекислым газом и едким аммиаком. Так было бы, если бы на Земле не было растений и, значит, жизнь не могла существовать как таковая.

Так в чем же сила, дающая все это, и где ее источник? Источник такой силы – наше Солнце. Зеленые листья, словно солнечные механизмы, концентрируют в себе солнечную энергию. А потом начинается работа на Земле, в ходе которой солнечный луч превращается зеленым листом в силу всей окружающей нас жизни.

Значит, можно сказать так: энергию Солнца определенным образом «приземлили» зеленые растения, а потом начали с ее помощью формировать жизнь на самой Земле.

Вот так, не прибегая к точым и довольно непонятным научным формулировкам, может выглядеть общая характеристика фотосинтеза.

Он может происходить только в неповрежденном листе. В этом можно убедиться, если стеклянную палочку под небольшим давлением прокатить по поверхности живого, зеленого листа (т. е. повредить внутреннюю его структуру без каких-либо заметных внешних изменений) — фотосинтез сейчас же прекратится.

Многие открытия естествознания были добыты очень простыми, нехитрыми опытами. И на таких же несложных опытах можно вновь и вновь доказывать великие научные истины.

Ван-Гельмонт, Фредерик Блэкман, К. А. Тимирязев обосновали свои теории на том, что зеленые листья на свету (т. е. когда на них падает солнечный луч) усваивают углекислый газ из воздуха и выделяют в атмосферу кислород. Мы же собственными глазами всегда можем удостовериться, как происходит реакция фотосинтеза.

Для этого надо в стеклянную банку поместить какую-нибудь зеленолистную веточку (зимой можно и от комнатного растения). Затем сделать обычный выдох в эту банку и тотчас же опустить в банку горящую спичку. Мы увидим, что спичка мгновенно потухнет.

Следовательно, это произошло оттого, что в выдохнутом воздухе очень много углекислого газа — около четырех с половиной процентов. А этот газ, как мы знаем, горения не поддерживает.

Продолжим эксперимент. Без промедления закроем банку с зеленой веточкой плотной, тугой пробкой так, чтобы воздух снаружи не мог в нее проникнуть, и выставим на солнечный или яркий электрический свет. Повторим наши действия со спичкой спустя несколько часов. В этом случае мы увидим, что она, опущенная в банку, не погаснет, а будет гореть. Становится очевидным, что воздух внутри банки с зеленой веткой снова стал пригоден для горения в нем. Это произошло потому, что углекислого газа стало меньше, а кислорода больше.

Вот таким простым, как кажется на первый взгляд, способом и поддерживается жизнь.

fb.ru

Как происходит фотосинтез?

Любой зеленый листик – это миниатюрная фабрика питательных веществ и кислорода, который необходим животным и человеку для нормальной жизнедеятельности. Процесс выработки данных веществ из воды и углекислоты из атмосферы называют фотосинтезом. Фотосинтез – это сложнейший химический процесс, который происходит с участием света. Конечно же, всем интересно как происходит фотосинтез. Сам процесс состоит из двух этапов: первый - это поглощение квантов света, а второй - использование их энергии в разных химических реакциях.

Как происходит процесс фотосинтеза

Растение поглощает свет при помощи зеленого вещества, которое называется хлорофилл. Хлорофилл содержится в хлоропластах, которые находятся в стеблях или плодах. Особенно большое их количество в листьях, потому что из-за своей очень плоской структуры листок может притянуть много света, соответственно, получить намного больше энергии для процесса фотосинтеза.

После поглощения хлорофилл находится в возбужденном состоянии и передает энергию другим молекулам организма растения, особенно, тем, которые непосредственно участвуют в фотосинтезе. Второй этап процесса фотосинтеза проходит уже без обязательного участия света и состоит в получении химической связи с участием углекислого газа, получаемого из воздуха и воды. На данной стадии синтезируются разные очень полезные для жизнедеятельности вещества, такие как крахмал и глюкоза.

Эти органические вещества используют сами растения для питания разных его частей, а также для поддержания нормальной жизнедеятельности. Кроме того, эти вещества также получают и животные, питаясь растениями. Люди тоже получают эти вещества, употребляя в пищу продукты животного и растительного происхождения.

Условия для фотосинтеза

Фотосинтез может происходить как под действием искусственного света, так и солнечного. Как правило, на природе растения интенсивно «работ

elhow.ru

Значение фотосинтеза. Значение фотосинтеза в природе. Результат фотосинтеза :: SYL.ru

Фотосинтезом называют процесс, результатом которого является образование и выделение кислорода клетками растений и некоторыми видами бактерий.

Основное понятие

Фотосинтез – это не что иное, как цепочка уникальных физико-химических реакций. В чем же он заключается? Зеленые растения, а также некоторые бактерии поглощают солнечные лучи и преобразовывают их в электромагнитную энергию. Конечным результатом фотосинтеза является энергия химических связей разнообразных органических соединений.

В растении, которое осветили солнечные лучи, в определенной последовательности происходят окислительно-восстановительные реакции. Вода и водород, представляющие собой доноров-восстановителей, перемещаются в виде электронов к акцептору-окислителю (углекислому газу и ацетату). В результате образуются восстановленные соединения углеводов, а также кислород, который и выделяют растения.

История изучения фотосинтеза

На протяжении многих тысячелетий человек был убежден в том, что питание растения происходит по его корневой системе через почву. В начале шестнадцатого века голландским натуралистом Яном Ван Гельмонтом был проведен эксперимент с выращиванием растения в горшке. После взвешивания почвы до посадки и после того как растение достигло определенных размеров, им был сделан вывод о том, что все представители флоры получают питательные вещества в основном из воды. Этой теории придерживались ученые в течение двух последующих столетий.

Неожиданное для всех, но правильное предположение о питании растений было сделано в 1771 г. химиком из Англии Джозефом Пристли. Поставленные им опыты убедительно доказали, что растения способны очистить воздух, который ранее был не пригоден для дыхания человека. Несколько позже был сделан вывод о том, данные процессы невозможны без участия солнечного света. Ученые выяснили, что зеленые листочки растений не просто превращают полученный ими углекислый газ в кислород. Без этого процесса невозможна их жизнь. В совокупности с водой и минеральными солями углекислый газ служит пищей растениям. В этом заключено основное значение фотосинтеза для всех представителей флоры.

Роль кислорода для жизни на Земле

Опыты, которые были проведены английским химиком Пристли, помогли человечеству объяснить, почему воздух на нашей планете остается пригодным для дыхания. Ведь жизнь поддерживается, несмотря на существование огромного количества живых организмов и горение бесчисленного количества огней.

Возникновение жизни на Земле миллиарды лет назад было попросту невозможно. Атмосфера нашей планеты не содержала в себе свободного кислорода. Все изменилось с появлением растений. Весь находящийся сегодня в атмосфере кислород – это результат фотосинтеза, происходящего в зеленых листьях. Данный процесс изменил облик Земли и дал толчок к развитию жизни. Это бесценное значение фотосинтеза было до конца осознано человечеством лишь в конце 18 века.

Не является преувеличением утверждение, что само существование людей на нашей планете зависит от того, каково состояние растительного мира. Значение фотосинтеза заключено в его ведущей роли для протекания различных биосферных процессов. В глобальных масштабах эта удивительная физико-химическая реакция приводит к образованию органических веществ из неорганических.

Классификация процессов фотосинтеза

В зеленом листе происходит три важных реакции. Они и представляют собой фотосинтез. Таблица, в которую заносят данные реакции, применяется при изучении биологии. В ее строки вносят:

- фотосинтез;- газообмен;- испарение воды.

Те физико-химические реакции, которые происходят в растении при свете дня, позволяют зеленым листикам выделять двуокись углерода и кислород. В темное время суток – только первый из этих двух компонентов.

Синтез хлорофилла в некоторых растениях происходит даже при слабом и рассеянном освещении.

Основные этапы

Различают две фазы фотосинтеза, которые тесно связаны между собой. На первом этапе энергия лучей света преобразуется в высокоэнергетические соединения АТФ и универсальные восстановители НАДФН. Эти два элемента являются первичными продуктами фотосинтеза.

На втором (темновом) этапе полученные АТФ и НАДФН используются для фиксации углекислоты вплоть до ее восстановления в углеводы. Две фазы фотосинтеза имеют различия не только во времени. Они происходят и в различном пространстве. Тому, кто изучает по биологии тему "фотосинтез", таблица с точным указанием характеристик двух фаз поможет в более точном понимании процесса.

Механизм выработки кислорода

После поглощения растениями углекислого газа в них происходит синтез питательных веществ. Данный процесс осуществляется в зеленых пигментах, называемых хлорофиллами, под воздействием солнечных лучей. Основными составляющими этой удивительной реакции являются:

- свет;- хлоропласты;- вода;- углекислый газ;- температура.

Последовательность фотосинтеза

Выработка растениями кислорода осуществляется поэтапно. Основными стадиями фотосинтеза являются следующие:

- поглощение света хлорофиллами;- разделение хлоропластами (внутриклеточными органоидами зеленого пигмента) полученной из почвы воды на кислород и водород;- перемещение одной части кислорода в атмосферу, а другой – для осуществления дыхательного процесса растениями;- образование молекул сахара в белковых гранулах (пиреноидах) растений;- производство крахмалов, витаминов, жиров и т.д. в результате смешивания сахара с азотом.

Несмотря на то, что для осуществления фотосинтеза необходим солнечный свет, данная реакция способна протекать и при искусственном освещении.

Роль растительного мира для Земли

Основные процессы, происходящие в зеленом листе, уже достаточно полно изучила наука биология. Значение фотосинтеза для биосферы огромно. Это единственная реакция, приводящая к росту количества свободной энергии.

В процессе фотосинтеза каждый год происходит образование ста пятидесяти миллиардов тонн вещества органического типа. Кроме того, за указанный период растениями выделяется практически 200 млн. тонн кислорода. В связи с этим можно утверждать, что роль фотосинтеза огромна для всего человечества, так как данный процесс служит основным источником энергии на Земле.

В процессе уникальной физико-химической реакции происходит круговорот углерода, кислорода, а также многих других элементов. Из этого вытекает еще одно немаловажное значение фотосинтеза в природе. Данной реакцией поддерживается определенный состав атмосферы, при котором возможна жизнь на Земле.

Процесс, происходящий в растениях, ограничивает количество углекислого газа, не позволяя ему скапливаться в увеличенных концентрациях. Это также немаловажное значение фотосинтеза. На Земле благодаря зеленым растениям не создается так называемого парникового эффекта. Флора надежно защищает нашу планету от перегрева.

Растительный мир как основа питания

Немаловажна роль фотосинтеза для лесного и сельского хозяйства. Растительный мир является питательной базой для всех гетеротрофных организмов. Однако значение фотосинтеза кроется не только в поглощении зелеными листьями углекислого газа и получения такого готового продукта уникальной реакции, как сахар. Растения способны преобразовывать азотистые и серные соединения в вещества, из которых слагаются их тела.

Как же это происходит? Каково значение фотосинтеза в жизни растений? Данный процесс осуществляется посредством получения растением ионов нитратов. Эти элементы находятся в почвенной воде. В растение они попадают благодаря корневой системе. Клеточки зеленого организма перерабатывают ионы нитратов в аминокислоты, из которых слагаются белковые цепочки. В процессе фотосинтеза образуются и компоненты жиров. Они для растений являются важными запасными веществами. Так, в семенах многих плодов находится питательное масло. Этот продукт важен и для человека, так как находит применение в пищевой и сельскохозяйственной промышленности.

Роль фотосинтеза в получении урожая

В мировой практике работы сельскохозяйственных предприятий широко используются результаты изучения основных закономерностей развития и роста растений. Как известно, основой формирования урожая является фотосинтез. Его интенсивность, в свою очередь, зависит от водного режима культур, а также от их минерального питания. Каким же образом человек добивается увеличения плотности посевов и размеров листьев для того, чтобы растение максимально использовало энергию Солнца и забирало углекислый газ из атмосферы? Для этого оптимизируются условия минерального питания и водоснабжения сельскохозяйственных культур.

Научно доказано, что урожайность зависит от площади зеленых листьев, а также от интенсивности и длительности протекающих в них процессов. Но в то же время увеличение плотности посевов приводит к затенению листьев. К ним не может пробиться солнечный свет, и из-за ухудшения вентиляции воздушных масс в малых объемах поступает углекислый газ. В итоге происходит снижение активности процесса фотосинтеза и уменьшается продуктивность растений.

Роль фотосинтеза для биосферы

По самым приблизительным подсчетам, только автотрофные растения, обитающие в водах Мирового океана, ежегодно превращают от 20 до 155 млрд. тонн углерода в органическое вещество. И это при том, что энергия солнечных лучей используется ими лишь на 0,11%. Что касается наземных растений, то они ежегодно поглощают от 16 до 24 млрд. тонн углерода. Все эти данные убедительно говорят о том, насколько велико значение фотосинтеза в природе. Только в результате данной реакции атмосфера восполняется необходимым для жизни молекулярным кислородом, который необходим для горения, дыхания и разнообразной производственной деятельности. Некоторые ученые полагают, что в случае повышения содержания углекислого газа в атмосфере происходит увеличение скорости фотосинтеза. При этом атмосфера пополняется недостающим кислородом.

Космическая роль фотосинтеза

Зеленые растения являются посредниками между нашей планетой и Солнцем. Они улавливают энергию небесного светила и обеспечивают возможность существования жизни на нашей планете.

Фотосинтез представляет собой процесс, о котором можно говорить в космических масштабах, так как он в свое время способствовал преображению образа нашей планеты. Благодаря реакции, проходящей в зеленых листьях, энергия солнечных лучей не рассеивается в пространстве. Она переходит в химическую энергию вновь образованных органических веществ.

Человеческому обществу продукты фотосинтеза нужны не только для пищи, но и для осуществления хозяйственной деятельности.

Однако человечеству важны не только те лучи солнца, которые падают на нашу Землю в настоящее время. Крайне необходимы для жизни и осуществления производственной деятельности те продукты фотосинтеза, которые были получены миллионы лет назад. Они находятся в недрах планеты в виде пластов каменного угля, горючего газа и нефти, торфяных месторождений.

www.syl.ru

процесс, растений, фазы, световой, кислород

beaplanet.ru

Физиологический процесс – фотосинтез — Edachnik.ru

Фотосинтез является самым важным физиологическим процессом, который протекает в растениях. Благодаря фотосинтезу в листьях об­разуются питательные вещества. Первичным продуктом является сахар, из которого синтезируются все другие питательные вещества, необхо­димые как для растений, так и для животных.

Сахар используется, ко­нечно, и в чистом виде. Фотосинтез интересен еще и тем, что он пред­ставляет собой механизм превращения солнечной энергии в химическую и характеризуется высоким коэффициентом полезного, действия.

Зеленые пластиды, используя световую энергию, расщепляют моле­кулы воды и высвобождают кислород. Водород воды соединяется с уг­лекислым газом, образуя углеводы.

Однако на самом деле процесс значительно сложнее. Он протекает в тонком слое хлоропластов цитоплазмы зеленых растений. Хлоропласта содержат, помимо хлорофилла, каротиноиды и минеральные вещества, среди которых большую роль играют фосфор и железо, а иногда и медь. Хлоропласт, а также каждая из его многочисленных слоистых гранул окружены протеино-липоидными мембранами с внешним липоидным по­крытием.

Почти все физиологи растений считают, что при фотосинтезе кисло­род освобождается из воды. Эту первую стадию процесса можно осуществить с изолированными хлоропластами. Во второй стадии углекислый газ соединяется с двумя атомами водорода воды, образуя продукты фотосинтеза. Роль хлорофилла на этой стадии еще окончательно не выяснена. Важная его функция — поглощение света — вполне очевидна, поскольку ни вода, ни углекислый газ не по­глощают видимых лучей спектра.

Сахара прежде считались первым продуктом фотосинтеза. Теперь благодаря усовершенствованию экспериментальной техники, в частно­сти при помощи радиоактивных изотопов, установлено, что первым со­единением является фосфоглицериновая кислота — трехуглеродистая кислота, одна из тех, которые образуются при окислении сахара при ды­хании, только, конечно, в обратном порядке. Вслед за этим продуктом почти сразу же появляются сахара, липиды и другие вещества с круп­ными молекулами.

Вода, используемая в фотосинтезе, поглощается корнями виноград­ного куста из почвы. Затем она поступает в мезофилл листьев через ксилемные сосуды корней ствола, рукавов, через побеги и черешки. Уг­лекислый газ растение берет непосредственно из воздуха.

Он проходит через устьица листьев путем простой газовой диффузии. Концентрация углекислого газа в атмосфере выше, чем в промежутках между клетка­ми листа. Соприкасаясь со стенками клеток мезофилла, углекислый газ растворяется, затем переходит внутрь клеток и достигает хлоропластов, где он используется.

Наряду с основным питательным веществом — сахаром, растение вырабатывает и другие углеводы, а также белки и жиры. Образующий­ся в зеленых клетках сахар претерпевает множество изменений. Часть сахара расходует самое растение в качестве питательного вещества в процессе дыхания.

Энергия, заключенная в сахаре, высвобождается и дает возможность растению выполнять работу. Сахар, не используемый сразу, превращается в другие углеводы, например во фруктозу — сахар спелого винограда, крахмал — основное запасное питательное вещество виноградного куста, гемицеллюлозу и целлюлозу — материал, из кото­рого состоят клетки различных частей растения.

Так как гемицеллюлоза не представляет собой запасное питательное вещество, ее уровень не уменьшается при остром сокращении количества углеводов в результате дефолиации.

Сахар, не использованный как продукт питания и не превращенный в другие углеводы, путем синтеза может быть превращен в белки, жиры или другие соединения. Как и при образовании сложных углеводов, для этих превращений не нужен свет, необходимую энергию растению дает сахар.

Для синтеза белков требуются не только углекислый газ и вода, но и вещества, содержащиеся в почве, например азот, фосфор, сера, ино­гда железо, и, возможно, другие элементы. Эти элементы поступают в корни и далее во все части растения в виде нитратов, фосфатов и других соединений.

Отдельные минеральные вещества необходимы для фотосинтеза, некоторые из них используются как компоненты ря­да питательных веществ или же требуются для роста и развития растения.

Белки нужны для жизни и роста. Они находятся в растении в про­топлазме в виде запасных белков и нуклеопротеинов. Белки образуются из более простых соединений — аминокислот, которые под действием ферментов соединяются в крупные молекулы. Аминокислоты состоят из сахара и азота.

Часть аминокислот содержит также серу. Свыше 20 ами­нокислот найдено в виноградном растении и его плодах. Любое сочета­ние этих аминокислот может представлять собой белок. Не удивительно поэтому, что в растениях встречается так много разных белков. Некото­рые белки содержат также вещества, не являющиеся аминокислотами.

Синтез аминокислот может происходить в любой части растения. Образовавшиеся аминокислоты могут быть тотчас израсходованы на формирование белков или же переданы другим частям растения для от­ложения в виде запасов или для формирования белков в новом месте.

Жиры синтезируются из сахара. Они содержат те же элементы, что и сахар, но кислорода в них меньше, чем углерода. Жиры играют при­мерно ту же роль в растении, что и углеводы. Основная их функция — снабжать растение энергией. В виноградном растении жиры играют не­большую роль, если не принимать во внимание семена, в которых жиры служат питательным веществом. Семена содержат от 10 до 20% масла.

edachnik.ru

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 + 6h3O ----Ферменты? C6h20O6 + 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).

www.bioaa.info

Смотрите также

• 
  Растения с глазами
• 
  Опыление растений это
• 
  Это злаковые растения
• 
  Растения в краснодаре
• 
  Комнатные растения семенами
• 
  Клевер это растение
• 
  Кофе как растение
• 
  Кофе для растений
• 
  Растение для денег
• 
  Растения на забор
• 
  Растения из сказок