Реферат Фотосинтез як основа енергетики біосфери

-->p>

9Залежність процесу фотосинтезу від факторів зовнішнього середовища

Список літератури

ВСТУП

Фотосинтез- Це процес трансформації поглинутої організмом енергії світла в хімічнуенергію органічних (і неорганічних) сполук. Головну роль у цьомупроцесі відіграє використання енергії світла для відновлення С02 до рівнявуглеводів. Часто говорять про фототрофних функції фотосинтезу, розуміючи під цимвикористання енергії світла в різних ендергонічеськие реакціях в живомуорганізмі. Фотосинтез здійснюють вищі рослини, водорості та деякібактерії. Він відіграє визначальну роль в енергетиці біосфери.

1 Фотосинтез.Визначення, загальне рівняння, основні етапи становлення вчення про фотосинтез.Історичне значення робіт К. А. Тімірязєва

З давніх часів люди відзначали, що дерева можуть виростати набезплідних скелях. Англійський ботанік і хімік С.Гейлс у своїй книзі В«Статикарослин В»(1727) висловив припущення, що рослини значну частинуВ« їжі В»одержують з повітря. При цьому він слідом за І. Ньютоном вважав, що світло,поглинається листям, В«облагороджуєВ» цю В«їжуВ». Подібні думки знаходять уМ.В.Ломоносова. У В«Слові про явища повітрянихВ» (1753) він писав: В«преизобильнорощення огрядних дерев, які на безплідному піску корінь свій стверджували, ясновиявляє, що листами жирний тук з повітря вбирають ... В». Так виникла ідея проповітряне живлення рослин.

Початкомекспериментальних робіт в області фотосинтезу послужили досліди англійськогохіміка Дж.Прістлі, який в 1771році. виявив, що рослини м'яти, поміщені вскляний глек, перекинутий в посудину з водою, В«виправляютьВ» в ньому повітря,В«ЗіпсованийВ» горінням свічки або диханням миші. Свічка могла довгостроково горіти, амиша дихати, якщо під скляним ковпаком знаходилися зелені рослини. У зв'язкуз цими та подальшими дослідами Прістлі в 1774 р. відкрив кисень. Через рік незалежно від нього кисень був відкритий у Франції А.Л.Лавуазье, який і давназву цьому газу.

У 1776 р. шведський хімік К. В. Шеєле повторив досліди Прістлі, але неотримав того ж ефекту, який був описаний Прістлі. Рослини в дослідах Шеєлеробили повітря непридатним для дихання так само, як горить свічка. Пояснивпротиріччя між результатами дослідів Прістлі і Шеєле голландський лікарЯ.Л.Інгенгауз. Він виявив, що все залежить від світла: Прістлі ставив досліди прияскравому світлі, Шеєле - в приміщенні з недостатнім освітленням. Інгенхауз показав,що зелені рослини виділяють кисень тільки при дії на них світла.Зелені рослини в темряві, а їх незеление органи (наприклад, корені) в темряві іпри освітленні поглинають кисень точно так само, як тварини в процесі дихання.

Швейцарський натураліст Ж.Сенебье в 1782 р. встановив, що рослини на світлі не тільки виділяють кисень, але і поглинають зіпсованийповітря, тобто С02. Сенебье назвав поглинання С02 В«вуглецевим живленнямВ». Застосувавшиметоди кількісного аналізу, швейцарський учений Т.Соссюр в 1804 р. показав, що рослини на світлі дійсно засвоюють вуглець С02, виділяючи при цьомуеквівалентну кількість кисню. Однак наростання сухої маси рослинперевищує приріст кількості вуглецю. Це перевищення було значно більшим,ніж кількість поглинених мінеральних речовин. Соссюр дійшов висновку, щоорганічна маса рослини утворюється не тільки за рахунок С02, але і за рахунокводи, тобто вода такий же необхідний елемент живлення, як і діоксид вуглецю.Результати цих дослідів були ретельно перевірені французьким агрохіміківЖ.Б.Буссенго (1840), який повністю підтвердив дані Соссюра.

Французькі хіміки П.Ж.. Пельтьє і Ж.. Каванту у 1817 р. виділили з листя зелений пігмент і назвали його хлорофілом (від грец. В«chlorosВ» - зелений і В«phyllonВ» - лист), який, якз'ясувалося пізніше, цілком локалізована в хлоропластах. У 1865 р. німецький фізіолог рослин Ю.Сакс продемонстрував, що на світлі в листках утворюєтьсякрохмаль і що він знаходиться в хлоропластах. Досліди ставили такий спосіб.Листя попередньо витримували в темряві, потім висвітлювали половинку кожногоаркуша, а іншу половинку, закриту щільним картоном, залишали в темряві.Після експозиції листя знебарвлювали спиртом і обробляли розчином йоду.Освітлені частини листя ставали темно-фіолетовими через утвореннякомплексу крохмалю з йодом, а затемнені ділянки залишалися незабарвленими.Мікроскопічний аналіз показав, що крохмальні зерна утворюються саме вхлоропластах. Ця В«проба СаксаВ», як її почали називати, настількичутлива, що на листках вдається отримати відбитки з фотонегативів. Напрямому сонячному світлі для освіти крохмалю достатньо вже 5 хв.А.С.Фамінцин в 60-ті роки минулого сторіччя спостерігав утворення крохмалю вклітинах водорості спірогира вже через 30 хв освітлення слабким світломгасової лампи.

Перші досліди по з'ясуванню місця утворення кисню прифотосинтезі були зроблені німецьким фізіологом Т.В.Енгельманом (1881). Ниткаспірогира поміщали в камеру з водою або в висячу краплю. Краю покривногоскла, яким закривали осередок, замазували вазеліном, щоб кисень повітряне проникав із зовнішнього середовища. У цю ж камеру поміщалися бактерії, здатнірухатися тільки в присутності кисню. У темряві водорість дихала і кисеньзникав з камери. Потім вмикається світло і в ході фотосинтезу виділяєтьсякисень. Виявилося, що при включенні світла всі бактерії В«оживалиВ» іскупчувалися навколо локально освітлених ділянок хлоропластів. Отже,саме хлоропласти виділяють кисень на світлі.

Питанням про роль світла в процесах фотосинтезу почали займатися зсередини XIX в. Американський фізик Дж.У.Дрепер в 1846 г, слідом за ним Ю.Сакс і В.Пфеффер вважали, що фотосинтез найкраще здійснюється в жовтихпроменях, найбільш яскравих для людського ока. В той же час було вже добревідомо, що хлорофіл має різко виражені максимуми поглинання в червоній ісиньою частинах спектра. Виходячи з цих даних робився висновок, що процесфотосинтезу не підпорядковується закону збереження енергії, а світло діє назелений лист як подразник. Проти цього твердження виступили Ю.Р.Майер іГ.Гельмгольц, сформулювали закон збереження і перетворення енергії. Наоснові чисто теоретичних міркувань вони стверджували, що зелені рослинипоглинають проме...