Сырье для фотосинтеза PDF Печать E-mail

До XVII столетия полагали, что растения берут питательные вещества из почвы, усваивая их подобно тому, как животное усваивает свою пищу. Впервые в этом усомнился Ван-Гельмонт. Ему показалось маловероятным, чтобы растение росло лишь за счет использования веществ, содержащихся в почве. Чтобы проверить свое предположение, он поставил следующий опыт: насыпал в бочку 80 кг тщательно высушенной почвы и посадил туда ивовую ветку весом 2,25 кг. Растение поливали дождевой водой, а почва была защищена как от попадания пыли, так и от выветривания. Через 5 лет ученый выкопал растение, полностью очистил его от почвы и нашел, что оно весит уже 66 кг. Тщательно высушенная почва весила всего на 56 г меньше, чем раньше.

Этот опыт убедительно показал, что растение не могло расти только за счет почвы. Ван-Гельмонт предположил, что прирост обеспечивала вода. Теперь мы знаем, что лишь одну пятнадцатую часть этого прироста можно отнести за счет воды. Остальное приходится на долю углекислого газа, поступающего из воздуха.

Нередко углекислый газ считают вредным, поскольку он выводится из организма человека как конечный продукт обмена веществ; однако зеленым растениям он абсолютно необходим. В нашей атмосфере содержится около 0,03% углекислого газа. Если его содержание в воздухе повысить, то растения будут функционировать более производительно. Именно это часто и делают в теплицах. Наибольший рост растений наблюдается в условиях, когда содержание углекислого газа в воздухе составляет около 1%. По-видимому, это максимальное количество углекислого газа, которое может быть использовано растениями; дальнейшее повышение содержания СО2 в воздухе не вызывает увеличения прироста массы растений.

Громадное количество углекислого газа выбрасывается в атмосферу в ходе вулканической деятельности, и, по-видимому, в прошлом содержание этого газа в воздухе было значительно выше, чем в наши дни. Возможно, отчасти, поэтому в те времена на Земле произрастали гигантские папоротникообразные растения. На месте бывших папоротниковых лесов мы находим теперь громадные залежи каменного угля.

Уже давно известно, что для фотосинтеза необходима вода, но лишь совсем недавно с помощью изотопных методов удалось установить, что при построении молекул глюкозы растение использует из воды только водород, а источником кислорода служит углекислый газ. Если в молекулах воды, используемой для поливки растения, содержится тяжелый изотоп кислорода (О18), то этот изотоп можно обнаружить только в кислороде, выделяемом в воздух листьями. Но если тяжелый кислород входит в состав молекул углекислого газа, то он включается в синтезируемые растениями углеводы. Однако присутствия воды и углекислого газа еще недостаточно для протекания фотосинтеза; необходим поглотитель света — хлорофилл, вернее хлоропласты, в которых хлорофилл соединен с белками и другими веществами. Для создания хлоропластов растению требуются некоторые элементы, а именно: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, марганец и в меньшем количестве ряд других; они-то и составили 56 г. на которые уменьшился вес почвы в опыте Ван-Гельмонта. Магний и азот непосредственно используются в биосинтезе хлорофилла.

Поэтому растения, произрастающие на почвах, в которых нет хотя бы одного из этих элементов, развиваются плохо; их листья имеют бледную желто-зеленую окраску. В таких случаях стоит только внести удобрения, содержащие магний и азот, как уже на следующий день растение становится ярко-зеленым. Это значит, что содержание хлорофилла в листьях повысилось до нормального уровня. В такой же мере растению необходимы для образования хлорофилла калий, железо и марганец, хотя эти элементы не входят непосредственно в состав его молекулы. Как мы увидим далее, исключительно важную роль в улавливании световой энергии играет фосфор.

Интересные статьи по биологии:

1) Круговорот веществ в биосфере

2) Консументы и редуценты