Как происходит фотосинтез

Фотосинтез — процесс образования в зеленых клетках растения органических веществ — углеводов — из неорганических за счет энергии света.

Предыстория открытия, или простой эксперимент

Опыт Ван Гельмонта

В течение тысячелетий люди считали, что растения питаются исключительно корнями, поглощая с их помощью все необходимые вещества из почвы. Проверить эту точку зрения взялся в начале XVI в. бельгийский естествоиспытатель Ян Ван Гельмонт. Он поместил в горшок 80 кг земли и посадил в него растение, предварительно взвесив его. Растущему в горшке растению в течение 5 лет не давали никакого питания, а только поливали дождевой водой, не содержащей минеральных солей. Ученый взвесил растение через 5 лет и обнаружил, что его вес увеличился до 66 кг, а вес земли в горшке уменьшился всего на 50 г.

Растения очищают воздух

Опыт Пристли. Если под стеклянным герметичным колпаком зажечь свечу (рис. 1) или поместить туда живую мышь (рис. 2), свеча погаснет, а животное погибнет от удушья. Это происходит потому, что воздух становится непригодным ни для горения, ни для дыхания. Если под стеклянный герметичный колпак с зажженной свечой поместить растение, то оно не погибнет (рис. 3). Если же поместить под стеклянный герметичный колпак вместе с растением мышь, она, естественно, не погибнет (рис. 4).

К предположению о воздушном питании растений ученые пришли лишь к началу XIX в. Важную роль в этом сыграло открытие английского химика Джозефа Пристли в 1771 г. Пристли сделал поразительный вывод: растения, как в искусственной среде, так и в природе, очищают воздух и делают его пригодным для дыхания. Он доказал, что растение на свету поглощает углекислый газ и выделяет кислород.

Механизм фотосинтеза

Солнечный свет — источник жизни

Фотосинтез — это процесс сложных химических реакций, в результате которых под воздействием солнечной энергии в растении простые неорганические вещества превращаются в органические. Хлоропласты, находящиеся в растительных клетках, содержат хлорофилл. Листья и тонкие стебли растений потому и зеленые, что в них много этого вещества. Хлорофилл листьев поглощает энергию солнечных лучей. Через маленькие отверстия — устьица — в листья проникает углекислый газ. Корни поглощают из почвы воду, и по стеблю она доходит до листьев. Энергия солнца превращает воду и углекислый газ в сахар и кислород. Этот процесс и называется фотосинтезом.

Растения ежегодно образуют более 100 млрд. т. органических веществ и выделяют в атмосферу около 145 млрд. т. кислорода.

История изучения фотосинтеза

• В 1771 г. Д. Пристли доказал, что зеленые растения на свету в атмосфере, содержащей углекислый газ, продолжают жить и даже делают воздух пригодным для дыхания.
• В 1774 г. A. Лавуазье получил кислород, обосновал кислородную теорию горения. Считал воздух источником питательных веществ для растений.
• В 1779 г. Я. Ингенхауз установил, что для выделения растениями кислорода необходим свет и что кислород выделяют только зеленые части растений.
• В 1782 г. Ж. Сенебье показал, что растения поглощают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород.
• В 1842 г. Р. Майер доказал, что растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей.
• В 1877 г. B. Пфеффер назвал процесс выделения растениями воздуха фотосинтезом и полностью описал его.