Реферат: Фотосинтез - проще простого

Содержание

1. Ведение....................................................................3

2. Ошибка Ван-Гельмонта......................................................3

3. Самое интересное из веществ во всем органическом мире......... 6

4. Красный цвет — символ созидания............................................7

5. О чем поведали меченые атомы!..............................................9

6. Зеленая электростанция....................................................10

7. Фотосинтез и урожай.......................................................13

8. «Чародейкою зимою околдован, лес стоит...»............................. 16

9. Леса — легкие планеты!....................................................17

10. «Лес, точно терем расписной, лиловый, золотой, багряный...» 20

11. Радуга флоры..........................................................23

12. Зеленые животные — реальность или фантазия!................... 26

13. Заключение............................................................30

14. Список использованных источников......................................30

1. Ведение

Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную

почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на

хлорофилловое зерно. Ударя­ясь об него, он потух, перестал быть светом, но не

исчез... В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил

нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нер­вы... Этот луч солнца

согревает нас. Он приво­дит нас в движение. Быть может, в эту минуту он

играет в нашем мозгу.

Растение из воздуха образует органическое вещество, из солнечного луча —

запас силы. Оно представляет нам именно ту машину, которую обещают в будущем

Мушо и Эриксон, — машину, действующую даровою силою солнца. Этим объяс­няется

прибыльность труда земледельца: затратив сравнительно небольшое количество

вещества, удобрений, он получает большие массы органичес­кого вещества;

затратив немного силы, он получает громадный запас силы в виде топлива и

пищи. Сельский хозяин сжигает лес, стравливает луг, продает хлеб, и они снова

возвращаются к нему в виде воздуха, который при действии солнечного луча

вновь принимает форму леса, луга, хлеба. При содействии растения он

превращает не имею­щие цены воздух и свет в ценности. Он торгует воздухом и

светом.

2. Ошибка Ван-Гельмонта

В старые времена врач обя­зан был знать ботанику, ведь многие лекарственные

средст­ва готовились из растений. Неудивительно, что лекари не­редко

выращивали растения, проводили с ними различные опыты.

Так, голландец Ян Баптист Ван-Гельмонт (1579—1644) не только занимался

врачебной практикой, но и эксперименти­ровал с растениями. Он решил узнать,

благодаря чему растет растение. С животными и че­ловеком вроде бы все

ясно: поедая корм или пищу, они получают вещества, благода­ря которым

увеличиваются в размерах. Но за счет чего крошечное семя, лишенное рта,

превращается в огром­ное дерево?

Чтобы ответить на этот вопрос, Ван-Гельмонт проде­лал следующее. Взял

кадку, в которую насыпал 91 килограмм высушенной в печи почвы, смочил ее

дождевой водой и посадил ивовый побег массой 2,25 килограмма. Каждый день

в течение пяти лет он поливал растение чистой дож­девой водой. По

прошествии этого времени Ван-Гельмонт извлек деревце, тщательно очистил

корни от прилипших частиц почвы и взвесил содер­жимое кадки и растение.

Оказалось, что масса почвы уменьшилась всего на 57 грам­мов, а вот масса ивы

возросла почти на 75 килограммов. Результат эксперимента ис­следователь

объяснил исклю­чительно поглощением воды. Так возникла водная теория

питания растений.

Джозеф Пристли (1733— 1804) — известный англий­ский ученый-химик. Он

открыл кислород, получил хлористый водород, аммиак, фтористый кремний,

сернистый газ, ок­сид углерода. Привезенный французом Шарлем Кондамином из

Южной Америки кау­чук Пристли в 1770 году предложил использовать для

стирания написанного, назвав его гуммиэластиком. Как хи­мика Пристли

заинтересовал вопрос: почему воздух полей и лесов чище городского? Уче­ный

предположил, что расте­ния очищают его от веществ, выделяемых людьми при

ды­хании, а также дымящимися трубами заводов и фабрик. С целью проверки

своего предположения он посадил под стеклянный колпак мышь. Довольно

быстро животное погибло. Тогда эксперимен­татор поместил под такой же

колпак другую мышь, но уже вместе с веткой мяты. «Это было сделано в начале

авгус­та 1771 года. Через восемь-девять дней я нашел, что мышь прекрасно

могла жить в той части воздуха, в которой росла ветка мяты. Побег мя­ты вырос

почти на три дюйма...»[1].

Опыт заинтересовал ученых, многие повторили его в своих лабораториях, однако

резуль­таты получались неодинако­вые: в одних случаях расте­ния

действительно очищали воздух и делали его пригод­ным для дыхания мыши, в

других — этого не наблю­далось. Надо сказать, что сам Пристли при

повторении опы­тов получил противоречивые результаты. Установить исти­ну

ученый уже не смог, так как консервативно настроен­ные англичане разгромили

его прекрасно оборудованную ла­бораторию и богатую библио­теку за сочувствие

их вла­дельца идеям французской ре­волюции. Пристли оставил научную

работу и эмигриро­вал в США.

В другой своей работе «Слово о слоях земных» он высказался о воздушном

пи­тании растений еще более определенно: «Откуда же но­вый сок сосны

собирается и умножает их возраст, о том не будет спрашивать, кто знает,

что многочисленные иглы нечувствительными сква­жинами почерпают в себя с

воздуха жирную влагу, ко­торая тончайшими жилками по всему растению

расходится и разделяется, обращаясь в его пищу и тело». «Нечувст­вительные

скважины» — это не что иное, как устьица, хоро­шо известные каждому из

школьного учебника ботаники.

К сожалению, мысли, вы­сказанные великим Ломоносо­вым, остались неизвестными

научным кругам. А вот идею Пристли об очищении возду­ха поддержали не только

уче­ные, она стала популярна да­же в народе. Результатом яви­лось массовое

разведение цве­тов в помещениях, где нахо­дились больные. При этом двери

обычно держали плотно закрытыми, дабы «вредный» наружный воздух не мог

про­никнуть в комнату.

Голландский врач Ингенгауз (1730—1799) усомнился в правильности такого

исполь­зования растении и провел ряд экспериментов с целью проверки

действенности этого приема. В результате своих опытов он сделал открытие, что

только зеленые части растений могут улуч­шать воздух, да и то лишь в том

случае, когда они на­ходятся на свету. Все осталь­ное — цветки, корни, а

также зеленые листья, лишенные света, — воздуха не исправ­ляет.

Проделаем такой опыт. Возьмем две банки с водой. В одну нальем воду из-под

крана, а в другую — кипяче­ную и охлажденную. При ки­пячении, как известно,

уда­ляются газы, растворенные в воде. Затем в каждую банку поместим веточки

водного растения элодеи, накроем их воронками, на отростки кото­рых наденем

пробирки, напол­ненные водой. Обе банки выставим на свет.

Через некоторое время мы заметим, что в банке с не кипяченой водой веточки

элодеи начинают выделять какой-то газ. Когда он заполнит про­бирку, можно

установить, что это кислород: внесенная в пробирку тлеющая лучинка ярко

вспыхивает. В банке с кипяченой водой, где нет угле­кислого газа, веточки

элодеи кислорода не выделяют.

Попробуем доказать, что все дело именно в углекис­лом, а не в каком-то ином

газе, удаленном при кипяче­нии. Для этого пропустим че­рез кипяченую воду

углекис­лый газ, и вскоре веточки элодеи станут выделять кис­лород.

Швейцарский естествоиспы­татель Жан Сенебье (1742— 1809) первым установил

необ­ходимость углекислого газа как источника углерода для зеленых растений.

Он же пред­ложил термин «физиология ра­стений» и в 1880 году написал первый

учебник по этой дис­циплине.

Его соотечественник естест­воиспытатель Никола Теодор Соссюр (1767—1845)

работал в области физики, химии и геологии. Однако мировую из­вестность

приобрел благодаря трудам в области физиологии растений. С помощью точных

методов количественного хи­мического анализа он убеди­тельно доказал, что

растения на свету усваивают углерод из углекислого газа, выде­ляя при этом

кислород. Уче­ный также установил, что рас­тения, как и животные, ды­шат,

поглощая кислород и выделяя углекислый газ.

Так постепенно складыва­лись представления о фото­синтезе как о процессе, в

ходе которого из углекислого газа и воды зеленые растения на свету образуют

органические вещества и выделяют кис­лород:

бСО2 + 6Н2О ® С6Н12О6 + 6О2­

Термин «фотосинтез» был предложен в 1877 году изве­стным немецким физиологом

растений Вильгельмом Пфеффером (1845—1920). В ходе этого процесса солнечная

энергия преобразуется в энер­гию химических связей орга­нических соединений.

3. Самое интересное из веществ во всем органическом мире

Так назвал хлорофилл вели­кий Чарльз Дарвин, когда наш соотечественник

Климент Аркадьевич Тимирязев рас­сказал ему о своих опытах с этим веществом.

В то время, когда химическая природа процесса фотосинтеза пред­ставлялась

весьма туманной, подобное утверждение было весьма ценным, поскольку

привлекало внимание ученых к новой очень перспективной проблеме. А сам термин

«хло­рофилл» был предложен в 1818 году французскими хими­ками П. Пельтье и Ж.

Каванту. Он образован из гречес­ких слов «хлорос» — зеленый и «филлон» —

лист.

Выделить хлорофилл из листа несложно. Для этого измельчим листья любого

рас­тения ножницами, поместим в ступку, прильем немного спир­та, разотрем и

отфильтруем в чистую сухую пробирку. Если у вас нет под рукой ступки, кусочки

листьев поме­стите в небольшую колбочку, влейте спирт и осторожно нагрейте на

спиртовке. Очень быстро спирт окрасится в изумрудно-зеленый цвет из-за

присутствия хлорофилла.

А теперь познакомимся с некоторыми свойствами этого пигмента. Поместите за

про­биркой черную бумагу или ка­кой-то темный предмет и на­правьте на нее

яркий свет. Раствор хлорофилла отражает свет с измененной длиной волны,

поэтому хлорофилл приобретает вишнево-красную окраску. Это явление носит

название флуоресценции.

В чем причина флуоресцен­ции хлорофилла? Кванты све­та падают на его

молекулы, находящиеся в растворе, и вызывают их возбуждение. При этом

электрон молекулы пигмента переходит на более высокий энергетический

уро­вень. В растворе, в отличие от зеленого листа, энергия возбужденного

электрона не расходуется на синтез органи­ческих веществ, поэтому этот

электрон возвращается на прежний энергетический уро­вень, а избыток

энергии испускается в виде квантов красного света. Видимый свет, как

известно, состоит из раз­ных лучей: фиолетовых, синих, голубых, зеленых,

желтых, оранжевых, красных. Их окраска зависит от длины вол­ны, которая

увеличивается по направлению от синих к крас­ным лучам солнечного спект­ра. А

вот величина квантов и их энергетический потен­циал изменяются при этом в

противоположном направле­нии: кванты синих лучей зна­чительно богаче

энергией, чем кванты красных. Когда свет падает на молекулы хлоро­филла,

часть энергии кван­тов рассеивается в виде теп­ла, поэтому отраженные кван­ты

несут меньший запас энер­гии, а длина волны света увеличивается, смещаясь в

сторону длины волны красных лучей. Вот почему мы видим красное свечение при

осве­щении хлорофилла белым светом, то есть совокупностью разных лучей

солнечного спектра.

Любопытно в связи с этим отметить, что на прекрасных фресках гениального

Андрея Рублева мы часто видим со­четание зеленого с красным: в складках

зеленой одежды как бы скрываются красные от­светы.

Если вы имеете спектро­скоп — несложный школьный прибор, в котором при

помо­щи призмы видимый свет раз­лагается на составные компо­ненты, — то

можно изучить спектр поглощения хлорофил­ла. Приложите пробирку с раствором

хлорофилла к щели спектроскопа и загляните в окуляр, вы увидите мощную темную

полосу поглощения в красной части спектра и ме­нее выраженную в синей. Итак,

хлорофилл поглощает красные и синие лучи спектра. А вот зеленые,

беспрепятст­венно проходя через его раст­вор, сообщают ему свою окраску.

Отчего зависит зеленая окраска пигмента? Добавим в пробирку с вытяжкой

хлоро­филла несколько капель сла­бой соляной кислоты. Тотчас же окраска

изменится на оливково-бурую. Что при этом произошло с хлорофиллом?

Уже давно установлено, что его молекула содержит атом магния. При

взаимодействии с соляной кислотой он вытес­няется из нее атомами водо­рода

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6