Воздушное питание растений
Корневое питание дает растению только минеральные соли и воду. Органические вещества и заключенную в них энергию растение получает в процессе фотосинтеза (от греч. фотос – «свет» и синтезис – «соединение»). Фотосинтез протекает в хлоропластах. В ходе этого процесса за счет энергии солнечного света растение с помощью зеленого хлорофилла листьев образует необходимые ему органические вещества из неорганических – углекислого газа и воды. Так как основным поставщиком углекислого газа для фотосинтеза является воздух, то этот способ получения растением органических веществ называют воздушным питанием.
Фотосинтез всегда поддерживается корневым питанием – поглощением из почвы воды и минеральных солей. Без воды фотосинтез не происходит.
Зеленый лист – специализированный орган воздушного питания. Благодаря плоской форме листовой пластинки лист имеет большую поверхность соприкосновения с воздушной средой и солнечным светом. Присутствие же в мякоти листа многочисленных хлоропластов с хлорофиллом создает огромную фотосинтезирующую поверхность, превращая таким образом лист в могучую фабрику образования органических веществ.
Роль света в фотосинтезе
Доказать, что зеленое растение только на свету образует органические вещества, можно простым опытом. Зеленое растение, например пеларгонию зональную (герань), помещают в темный шкаф. Через 2-3 дня у этого растения черной бумагой или фольгой затемняют небольшую часть одного листа и ставят растение на свет. Через 8-10 часов срезают этот лист, снимают с него затемняющую пластинку. Затем для обесцвечивания листа его кипятят в спирте (при этом разрушается хлорофилл и зеленая окраска исчезает). После этого лист помещают в раствор йода. В результате проведения опыта можно увидеть, что незатемненная часть листа, содержавшая крахмал, посинела (крахмал от йода становится синим), тогда как затемненная часть листа приобрела желтый цвет йода. Это свидетельствует о том, что здесь, в затемненной части листа. крахмал не образовался, так как клетки листа не получали световой энергии. Крахмал – это органическое вещество, которое растение образует на свету в процессе фотосинтеза.
Фотосинтез процесс, в котором зеленое растение из неорганических веществ (углекислого газа и воды) с использованием энергии солнечного света образует органические вещества – углеводы (глюкозу. фруктозу, крахмал), а также кислород.
Фотосинтез – очень славный многоступенчатый процесс. В общих чертах фотосинтез состоит из двух этапов. Начало процессу задает свет.
Схема процесса фотосинтеза: 1 — хлорофилл; 2 — вода; 3 — кислород; 4 — водород; 5 — углекислый газ; 6 — вещество, заряженное энергией; 7, 8 — углеводы (сахара)
Свет активирует хлорофилл. Активированный хлорофилл разлагает (разрушает) молекулу воды. При этом освобождается водород, а кислород виделяется в воздух. Это первый этап фотосинтеза. Так как участие энергии солнечного свата является обязательнейшим условием, то этот этап фотосинтеза называют световым. Затем в ходе химических реакций с участием углекислого газа и активных компонентов, полученных на первом этапе фотосинтеза, образуется органическое соединение, из которого в дальнейшем синтезируются различные углеводы, богатые энергией. Этот этап фотосинтеза называют темновым, потому что здесь все процессы идут без участия света.
Использование продуктов фотосинтеза растением
Весь сложный поэтапный процесс фотосинтеза идет в хлоропластах бесперебойно, пока зеленые листья получают солнечную энергию. Образовавшиеся в хлоропластах продукты фотосинтеза (углеводы) поступают в цитоплазму, где с помощью ферментов превращаются в другие органические вещества (белки, жиры и др.). Полученные органические вещества по ситовидным трубкам луба оттекают из листьев ко всем частям растения: к почкам, генеративным органам. Но большая их часть передвигается по стеблю вниз к корням, где принимает участие вместе с минеральными солями в образовании белков и жиров, которые откладываются про запас.
Основные пути передвижения веществ в процессе корневого и воздушного питания (красными стрелками обозначено движение воды и минеральных веществ, черными — органических веществ)
Образовавшиеся в ходе фотосинтеза органические соединения используются клетками растения в качестве питательных веществ.
Глюкоза — высокоэнергетическое вещество. В зависимости от потребностей растения она или сразу же после образования используется для процессов жизнедеятельности (в том числе для дыхания и построения клеток), или откладывается про запас в виде крахмала, сахаристых соков, или перерабатывается при участии минеральных солей, поглощенных корнями из почвы, в белки, жиры и другие органические вещества.
Для фотосинтеза обязательно нужен углекислый газ, поступающий в лист вместе с воздухом через устьица, и вода, приходящая по сосудам из корня.
Зеленые растения – автотрофы
В процессе воздушного питания растения поглощают неорганические вещества и с помощью энергии света и хлорофилла образуют органические вещества. Организмы. способные самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, называют самопитающимися или автотрофными (от греч. аутос – «сам», трофе – «питание»). Автотрофный тип питания – главная особенность растительного организма.
Не все организмы на Земле обладают такой способностью. Многие из них не способны создавать органические вещества из неорганических, а получают их с пищей в готовом виде. Такие организмы называют гетеротрофными (от греч. гетерос – «другой», трофе – «питание»). Все животные, грибы, большинство бактерий и человек являются гетеротрофами. Они питаются готовыми органическими веществами, созданными автотрофами – зелеными растениями. Вот почему процесс фотосинтеза имеет огромное значение не только для растений, но для всей жизни на Земле.
Зеленые растения автотрофы: создавая органические вещества, запасают в них солнечную энергию. Запасенная в растительной массе энергия становится доступной для других живых организмов.
Роль автографов точно выразил российский ученый Сергей Павлович Костычев: «Стоит зеленому листу прекратить работу на несколько лет, и все живое население земного шара, в том числе и человечество, погибнет».
Успешность протекания воздушного питания зависит от многих факторов окружающей среды: интенсивности и качества света, концентрации углекислого газа, минерального питания, водного режима, температуры, загрязнения воздуха.
Некоторые газы промышленного происхождения, особенно сернистый газ, даже в малых дозах повреждают листья растений. Огромный вред побегам и листьям наносят выхлопные газы автомобилей. Сажистый налет закупоривает устьица и уменьшает прозрачность кожицы листа. Кислотные дожди разрушают кожицу и мякоть листа.
Воздушное питание растений поддерживается корневым питанием. Фотосинтез — процесс образования на свету с помощью хлорофилла органических веществ из воды и углекислого газа. В этом процессе зеленые растения улавливают энергию солнечного света и преобразуют ее в энергию, доступную для других организмов. Выделенный в процессе фотосинтеза кислород используется всеми живыми существами для дыхания. Сохранение зеленых растений на планете — важная задача, стоящая сейчас перед людьми.
Источник
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