Удивительный мир растений

Удивительный мир растений

Значение растительного мира в жизни человека и животных

ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА

Хранение цветов

Помидоры

Грибы

Ядовитые растения

Ягодные растения

Статьи

Статьи на разные темы

 

 

 

 

Хлорофилл в процессе фотосинтеза, или о усвоении света растениями

В настороженной тишине торжественного зала лондонского Королевского общества слушается доклад русского ученого:

- Уважаемые леди и джентльмены, - начинает он. - Когда Гулливер в первый раз осматривал академию в Лагадо, ему прежде всего бросился в глаза человек сухопарого вида, сидевший, уставив глаза на огурец, запаянный в стеклянном сосуде. Диковинный человек пояснил, что вот уже 8 лет он погружен в созерцание этого предмета в надежде разрешить задачу улавливания солнечных лучей и их дальнейшего применения. Для первого же знакомства я должен откровенно признаться, что перед вами именно такой чудак. Более тридцати пяти лет провел я, уставившись, если не на зеленый огурец, закупоренный в стеклянную посуду, то на нечто вполне равнозначащее - на зеленый лист в стеклянной трубке, ломая себе голову над разрешением вопроса о запасе впрок солнечных лучей…

Русским ученым, выступившим на заседании Королевского общества, был Климент Аркадьевич Тимирязев.

В 1863 году К. А. Тимирязев, в то время уже известный ученый, автор многочисленных трудов по физиологии растений, начал работать над выяснением самого существенного процесс а в жизни растений - над усвоением света. Итоги этой работы и были изложены им в лекции "Космическая роль растения", прочитанной в 1903 году в лондонском Королевском обществе.

Тридцать пять лет упорного труда понадобилось ученому, чтобы доказать решающую роль хлорофилла в процессе фотосинтеза. В хлорофилле он увидел разгадку таинства созидания. Оказалось, что растения не случайно имеют зеленую окраску. Благодаря ей они являются своеобразным аккумулятором солнечной энергии на Земле и дают возможность существовать всему остальному миру.

Заслуги Тимирязева были признаны всей Европой. Он был избран почетным доктором Кембриджского, Глазговского и Женевского университетов, членом Эдинбургского и Манчестерского обществ и, наконец, членом лондонского Королевского общества - честь, которой редко удостаивался иностранный ученый.

Но давайте попробуем разобраться, что же такое хлорофилл, почему он играет основную роль при фотосинтезе и в чем суть этого процесса.

Хлорофилл представляет собой сложное химическое соединение и состоит из двух близких веществ, названных хлорофиллом "а" и "в". Вот как выглядят их формулы:

хлорофилл "а": С32Н30ОN4Мg · (СООСН3) · СООС20Н39
хлорофилл "в": С32Н28О2N4Мg · (СООСН3) · СООС20Н39

Хлорофилл "а" отличается от "в" двумя лишними атомами водорода и отсутствием одного атома кислорода, а также окраской. Первый имеет синеватый, а второй - желтоватый оттенок, а, как известно, смешение синего цвета и желтого дает зеленый. Хлорофилл - сравнительно неустойчивое вещество. При освещении яркими лучами он разрушается и, следовательно, хранить его надо темноте. Но запаянный в пробирку без доступа воздуха, он даже на ярком свете остается без изменений. Для образования хлорофилла необходимы определенные условия. Если растение выращивать в темноте, оно вырастет бесцветным и сильно вытянутым. Такие растения называются этилированными. Но попробуйте выставить такое растение на свет - оно зазеленеет. Значит, свет является необходимым условием для образования хлорофилла. Но это произойдет только в том случае, если растения имеют особые палочкообразные тельца - пластиды. Из пластид наибольшее значение имеют так называемые лейкопласты, содержащие бесцветное вещество - лейкофилл, из которого на свету образуется хлорофилл.

Другое условие - присутствие в почве хотя бы следов железа и магния, без которых листья растений тоже не образуют хлорофилла и имеют бледные полосы и слабую зеленую окраску.

Образование хлорофилла приостанавливается при температуре ниже 10 градусов. Поэтому при возврате холодов весной можно наблюдать, что начавшие прорастать растения не зеленеют до наступления теплой погоды.

Извлекать хлорофилл из листьев научились еще в 1682 году. Для этого два-три свежих листа любого растения кладут в колбу, заливают спиртом и оставляют на ночь в темном месте. На другой день раствор надо прокипятить - получится изумрудно-зеленая жидкость. Стоит теперь добавить к этой жидкости несколько капель воды и бензина, как в ней образуются два слоя: верхний - зеленого цвета, нижний - желтого. Нижний слой - это пигмент ксантофилл. В верхнем же слое содержится хлорофилл и пигмент каротин, который можно выделить добавлением в раствор кусочка едкого калия. В существовании двух хлорофиллов можно убедиться, проделав следующий опыт.

Известно, что чистый мел и сахарная пудра неодинаково поглощают различные вещества. Поэтому если через них пропустить неоднородный раствор, то образуются слои различной окраски. Спиртовая вытяжка хлорофилла в таком поглотителе разделится на два слоя. Они будут отличаться по цвету.

Хлорофилл обладает тремя важнейшими свойствами, делающими его незаменимым в процессе фотосинтеза.

Во-первых, он поглощает не все, а только определенные лучи солнечного спектра. Если положить на солнце два листа бумаги - черный и белый, то через некоторое время черный лист нагреется быстрее. Происходит это потому, что черные тела поглощают все лучи солнечного спектра, а белые - их отражают. Зеленое зернышко хлорофилла имеет изумрудный цвет потому, что оно отражает большую часть, зеленых и голубых лучей, но энергично поглощает почти все другие лучи солнечного спектра и особенно красные, несущие наибольшее количество энергии.

Во-вторых, хлорофилл обладает важным оптическим свойством, названным флуоресценцией. Достаточно крепкая спиртовая хлорофилловая вытяжка в тонком слое кажется зеленой, в толстом - красной, в отраженных же лучах света - вишнево-красной. Значит, хлорофилл способен перерабатывать падающие на него лучи - отражать с измененной длиной световой волны. А от длины световой волны зависит количество энергии. Чем короче длина волны, тем больше энергии она несет и тем быстрее идут реакции превращения одного вещества в другое.

И, наконец, хлорофилл является оптическим сенсибилизатором - веществом, способным направлять высвободившуюся энергию лучей на процесс фотосинтеза. Зная эти свойства хлорофилла, нетрудно понять, что он представляет собой своеобразную "западню", с помощью которой лист "ловит" красные лучи.

Хлорофилл в процессе фотосинтеза, или о усвоении света растениямиМы уже говорили о том, что в процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ, выделяют кислород и образуют углеводы. Убедиться в этом легко.

Налейте в стеклянную банку воду комнатной температуры, поместите в нее несколько зеленых веточек водоросли элодеи и накройте их стеклянной воронкой, на которую наденьте пробирку, наполовину погруженную в воду. Если взять обыкновенную воду, а еще лучше, если через нее в течение пяти минут пропускать углекислый газ, то через некоторое время на свету поверхность листьев покроется серебристыми пузырьками газа. Повторите опыт, но предварительно прокипятите воду, и вы увидите, что на поверхности листьев пузырьков газа не появится. Не выделяются они, даже если вода насыщена углекислотой, и в темноте.

Газ, выделяемый листьями на свету, - кислород. Осторожно введите в пробирку тлеющую лучинку - она мгновенно вспыхнет и будет гореть ярким пламенем.

Первым продуктом фотосинтеза является сахар - глюкоза, которая сразу же по образовании переходит в крахмал. Чтобы убедиться в этом, возьмите любое комнатное растение, поставьте его на день-два в темноту, а затем выставьте на свет, закрыв часть какого-либо листа черной бумагой. Через некоторое время обесцветьте лист спиртом и обработайте его йодом. Места, закрытые бумагой, останутся бесцветными, а открытые под, действием йода посинеют. Здесь образовался так называемый ассимиляционный крахмал.

Он может отложиться в корневищах и клубнях в виде запасного крахмала или под влиянием ферментов образовать мальтозу - солодовый сахар. Мальтоза изменяется в глюкозу, которая растекается по ситовидным трубочкам во все части растения и становится в них сахарозой - тростниковым сахаром. И, наконец, тростниковый сахар может снова превратиться в запасной или транзисторный крахмал, накапливающийся в клетках и тканях растений.

Помимо глюкозы и крахмала, при фотосинтезе образуются и другие вещества, важнейшим из которых является клетчатка - очень стойкое соединение, нерастворимое в щелочах и даже кислотах. Только бактерии и грибы способны разложить это вещество, - пожалуй, самое распространенное в растительном мире, так как оно составляет основной скелет растений и входит в состав оболочек клеток.

Процесс фотосинтеза - самый замечательный процесс на нашей планете - превращает в потенциальную энергию органических веществ столько солнечного света, сколько могут дать за это же время 200 тысяч таких гигантских электростанций, как Куйбышевская ГЭС. Поэтому луч света, упавший на зеленое растение, не исчезает бесследно. Поглощенный даже сотни миллионов лет тому назад, он сохранился до наших дней в виде каменного угля и нефти. Благодаря этому процессу наша планета не лишена кислорода, а мы в изобилии обеспечены продуктами питания и сырьем для промышленности. И возможно, что растения будут единственным источником пополнения кислорода для экипажей космических кораблей, летящих к далеким галактикам.

Так, красный цвет солнечного луча и зеленый цвет маленького хлорофиллового зернышка дают жизнь всему живому нашей планеты, лишенному зеленой окраски.


Смотрите также:
Увеличение фотосинтетической активности

 


главная

назад

вперёд

 




главная

назад

вперёд

 

http://www.valleyflora.ru/
Rambler's Top100