Процесс фотосинтеза
Зеленый — цвет жизни, потому что это цвет молекул хлорофилла, которые содержатся в растениях и превращают солнечную энергию в питательные вещества и кислород. Если бы на нашей планете не было растений, то не было бы ни животных, ни нас с вами.
Эксперименты с растениями и животными
Где растения берут энергию и пищу для роста? Как из маленького семечка вырастает огромное дерево? Этими вопросами издавна задавались пытливые умы. В XVI веке нидерландский химик и физиолог Ян Баптиста ванн Гельмонт решил поставить эксперимент, целью которого было нахождение источника питания растений. Он посадил росток дерева в большой горшок, предварительно взвесив растение и землю. Через пять лет ученый повторил взвешивание. Вес дерева составил 74 килограмма, при этом вес земли уменьшился всего на 100 граммов. Значит, растение берет пищу вовсе не из земли, как считалось ранее! Это было потрясающее открытие. Правда, вывод ванн Гельмонт сделал неверный: он решил, что дерево получало пищу из дождевой воды, которой он поливал саженец.
Следующий значимый для открытия фотосинтеза опыт был проведен два века спустя британским естествоиспытателем Джозефом Пристли. Он установил, что если в герметичный сосуд поместить горящую свечу, то воздух в нем станет непригодным для дыхания (животные в этом воздухе задыхались). Но если в этом сосуде побывало зеленое растение, то воздухом из него снова можно было дышать. Вывод был очевиден: растения выделяют необходимый для дыхания кислород. Позже было установлено, что они при этом поглощают углекислый газ и создают органические вещества. А главное — что для этого процесса растениям нужен свет. В 1877 году впервые прозвучало слово «фотосинтез».
Вскоре англичанин Фредерик Блэкмен определил, как происходят основные процессы фотосинтеза. Первая фаза, световая, происходит с обязательным участием солнечного света. Вторая, темновая, завершает процессы преобразования. Свет для нее уже не нужен.
Углеводы получаются из света
Уравнение фотосинтеза выглядит так: свет + вода + углекислый газ = углеводы + кислород. Весь процесс происходит в листьях растений. Углекислый газ поступает в них из воздуха, вода втягивается через корни растений из почвы. А пусковым механизмом служит солнечный свет, который лает энергию для фотосинтеза. Вода и углекислый газ вступают в реакции, конечным продуктом которых являются кислород и углеводы.
Фотосинтез начинается так: фотоны света попадают в молекулы хлорофилла, которые содержатся в клетках зеленых листьев. Здесь происходят сложные многоступенчатые химические реакции, в результате которых углекислый газ восстанавливается до углеводов, а вода окисляется до кислорода.
Если реакции происходят при высоких температурах, то их скорость увеличивается. Поэтому летом или в жарких широтах мы наблюдаем такое изобилие зелени. Поступление света вовсе не должно быть непрерывным. В результате экспериментов было установлено, что световая часть фотосинтеза может быть значительно короче темновой, процессы преобразования все равно будут продолжаться. То, что начато солнечным днем, завершается темной ночью, без присутствия световой энергии.
Растения — основа всех пищевых цепей, существующих на нашей планете. Растительные питательные вещества становятся пищей травоядных животных, те в свою очередь служат питанием для хищников. Баланс экосистемы Земли в целом поддерживается благодаря гармоничному существованию таких пищевых цепочек.
3 ФАЗЫ ФОТОСИНТЕЗА
- Фотофизический — поглощение света молекулами растения
- Фотохимический, или световой, — химические реакции
- Ферментативный, или темновой, — завершение преобразований