Фотосинтез. Воздушное питание растений.
Фотосинтез (от лат. «фото» -свет, «синтез» — соединение) — основа воздушного питания растений. При фотосинтезе зеленые растения извлекают энергию из солнечного света и создают органические вещества.
Как же осуществляется фотосинтез?
Через устьичные щели в лист поступает углекислый газ. При попадании солнечных лучей на поверхность листа в его хлоропластах происходит сложный процесс: из углекислого газа и воды, всасываемой корнями, образуется органическое вещество — сахар (глюкоза). При этом выделяется кислород. Частично он используется растениями для дыхания, а излишки поступают в воздух также через устьица. Сахар затем превращается в крахмал. Крахмал в воде не растворяется. Образование сахара на свету при участии воды и углекислого газа происходит только в хлоропластах и только за счет энергии солнечного света.
Следовательно, процесс образования в хлоропластах на свету органических веществ из воды и углекислого газа с выделением кислорода называется фотосинтезом (рис.1).
История открытия фотосинтеза
Первые опыты по изучению питания растений провел в 1630 г. голландский врач Ян Батист ван Гельмонт. Он доказал, что растения не получают органические вещества в готовом виде из почвы, а сами образуют их (рис.2)
А швейцарский естествоиспытатель Жан Сенебье доказал, что растения используют углекислый газ.
Русский ученый К. А. Тимирязев (1843-1920) впервые описал роль хлорофилла (пигмент, который находится в хлоропластах) в фотосинтезе. Он назвал фотосинтез космическим процессом. Растения используют космическую энергию Солнца. Жизнь как явление существует на нашей планете, только благодаря фотосинтезу, обеспечивающему питанием и кислородом все живое. Может, благодаря фотосинтезу наша планета единственная в Космосе, населенная живыми существами?
Опыт доказывающий образование крахмала в листьях
Доказать процесс образования крахмала в листьях можно путем постановки простого опыта (рис.3)
Комнатное растение, желательно пеларгонию или примулу, хорошо поливают и ставят в темное место на 2-3 дня. За это время растением расходуется ранее образованный в листьях крахмал. Через 2—3 дня несколько листьев на растении закрывают с двух сторон черной бумагой так, чтобы часть поверхности листа оставалась открытой. Растение выставляют на свет.
Через сутки бумагу убирают, лист срывают, опускают его на одну минуту в кипяток, затем переносят в посуду с горячим спиртом, который в целях предосторожности подогревается на водяной бане. Обесцвеченный лист ополаскивают холодной водой и помещают в плоский сосуд. Расправленный лист заливают слабым раствором йода. Через 2—3 мин можно увидеть, что закрытая часть листа не изменила своего цвета, а та часть листа, на которую попадал свет, окрасилась в синий цвет.
Обработка йодом помогает обнаружить в клетках крахмал. Следовательно, крахмал образуется в листьях только на свету.
В ходе фотосинтеза растение использует углекислый газ и выделяет кислород, который поддерживает горение. Это можно подтвердить следующим опытом.
Следует взять две банки (0,8 л) из светлого стекла и поместить в каждую по 5-6 веточек традесканции. Чтобы растения не завяли, в банки наливают немного воды. Затем небольшие свечи, укрепленные на проволоке, зажигают, опускают в банки и закрывают их. Вскоре свечи погаснут, что указывает на отсутствие в банке кислорода и на увеличение содержания углекислого газа, образовавшегося в результате горения свеч. Свечи вынимают, закрывают обе банки стеклом и выставляют одну на свет, а другую — в темное место. На следующий день банки открывают и опять опускают туда на проволоке зажженные свечи. В банке, стоявшей на свету, свеча горит, а в банке, находившейся в темном месте, — гаснет (рис.4).
Таким образом, вы снова убедились, что зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, который поддерживает горение, только на свету, т. е. в процессе фотосинтеза. А при дыхании растения, как и все живые организмы, поглощают кислород, а выделяют углекислый газ.
Подводим итог
Фотосинтез — основа воздушного питания растений. При фотосинтезе зеленые растения с помощью хлорофилла извлекают энергию из солнечного света и с ее помощью создают органические вещества из углекислого газа и воды. Как побочный результат при фотосинтезе выделяется кислород.
Источник
Чем питаются зеленые растения
Если люди и животные получают кислород с помощью легких, то растения делают это иначе, благодаря листьям. Помимо обычного способа получения питания через корневую систему, зеленые растения используют для получения определенных веществ и энергии и листья. То есть в случае с ними можно говорить и о внекорневом способе питания.
Фотосинтез и его роль в жизни растений
Питание осуществляется благодаря хлоропластам, то есть зеленым пластидам (органоидам), содержащим хлорофилл. Они содержатся в листьях, но некоторые представители царства растений питаются с помощью клеток стебля, где тоже есть хлоропласты (к примеру, кактусы).
Однако именно лист – это орган, где происходит процесс фотосинтеза, то есть преобразования энергии света в энергию связей химических веществ при участии фотосинтетических пигментов. У большей части растений форма листа напоминают пластину солидной площади, что гарантирует максимальное соприкосновение листа с внешней средой.
При этом их расположение на стебле, ветке, стволе предусмотрено так, что они практически не закрывают друг от друга солнце. Такая система носит название листовой мозаики. У многих растений лист располагается перпендикулярно по отношению к падающим солнечным лучам, что еще больше увеличивает освещаемую площадь.
Лист устроен таким образом, чтобы максимально задействовать солнечный свет. Фотосинтез происходит в ассимиляционной паренхиме – специализированной ткани, отличающейся повышенным содержанием хлоропластов, в которых и идет этот процесс.
Хлорофилл выполняет важную функцию в процессе фотосинтеза. Он поглощает солнечный свет и задействует его энергию для создания органических веществ. То есть по сути свет представляет собой источник энергии, благодаря которой из неорганических веществ создаются органические, богатые энергией. Фотосинтез в листьях невозможен без хлорофилла и света.
Функции фотосинтеза
- В процессе фотосинтеза создается кислород, который необходим для дыхания всем живым организмам.
- Благодаря ему в атмосфере поддерживается баланс уровня углекислого газа и кислорода.
- В результате происходит образование органических веществ, а, значит, пищи для всех живых организмов.
- В верхних слоях воздушной оболочки нашей планеты образуется модификация кислорода – озон. Он формирует защитный экран, предупреждающий негативное воздействие на живые организмы УФ-лучей.
Источник