Фотосинтез в растительной клетке

 

Фотосинтез — это процесс преобразования поглощенной растением энергии света в химическую энергию органических соединений. Фотосинтетическая активность характерна для всех растений. Началом эры исследования фотосинтеза можно считать 1771 г., когда английский ученый Д. Пристли поставил классический опыт с растением мяты. Он помещал мяту в кувшин из стекла, который опрокидывал в сосуд с водой. Через некоторое время ученый отмечал, что воздух в кувшине, до того «испорченный» горением свечи, вновь становился пригодным для дыхания. Определяли это следующим образом. В одном случае под стеклянный колпак вместе с растением помещали мышь. В другом, для сравнения, только мышь. Через некоторое время под вторым колпаком животное погибало, а под первым продолжало нормально себя чувствовать.

Благодаря этим и другим опытам Д. Пристли в 1774 г. открыл кислород, название этому газу дал французский ученый А. Л. Лавуазье, повторивший открытие год спустя. Дальнейшее изучение растения и его свойств показало, что в темноте оно, как и другие живые существа, выделяет непригодный для дыхания углекислый газ —С02 (опыты шведского химика К. В. Шееле в 1776 г., голландского врача Я. Ингенхуза).

Под действием света растение в отличие от животных организмов выделяет кислород (02) и поглощает углекислый газ. Дальнейшие опыты показали, что органическая масса растения формируется не только за счет С02, но и за счет воды. Обобщение результатов перечисленных опытов позволило немецкому ученому В. Пфефферу в 1877 г. сформулировать первое определение процесса поглощения С02 из воздуха при участии воды и света с образованием органического вещества и назвать его фотосинтезом. Большое значение для выявления сущности фотосинтеза сыграло открытие закона сохранения и превращения энергии Ю. Р. Майером и Г. Гельмгольцем. Экспериментально подтвердил этот закон крупнейший физиолог растений К. А. Тимирязев.

Таким образом, растения служат аккумуляторами солнечной энергии, и все органические вещества, которые потребляют животные и человек, создаются в зеленом листе. Мы можем существовать на Земле только благодаря зеленым растениям, преобразовывая энергию Солнца, запасенную в растениях, в любые другие виды энергии, необходимые для нашей жизнедеятельности. Если учесть, что весь кислород нашей планеты фотосинтетического происхождения, то становится ясно космическое значение фотосинтеза. Ежегодно в результате этого процесса растения суши создают 3,1х1010т органического вещества, а с учетом фотосинтеза растительных организмов морей и океанов — 5,8x1010 т.

Накапливаемая фотосинтезирующими организмами энергия очень велика, например она в 100 раз больше энергии, полученной при сжигании угля, добытого за год во всем мире. При этом возникает вопрос, почему до сих пор весь углекислый газ на Земле не израсходовался, а даже наоборот, концентрация его в атмосфере повышается? Указанное явление связано с тем, что содержание С02 пополняется за счет дыхания различных организмов (включая растения), а также разнообразных микробиологических процессов, происходящих в почве. Однако основной объем СО2 в атмосферу поступает в результате интенсивной индустриальной деятельности человека.