Фотосинтез зеленых организмов

Человечество занимается растениеводством тысячелетия, но сегодня приходится признать, что жизнь растений, которые нас кормят, мы знаем еще плохо. Что нужно, скажем, пшеничному колосу для нормального развития? Мы говорим: свет, тепло, питание, вода… А сколько тепла, сколько влаги, сколько света, сколько питания? И дело разве только в количестве? К примеру, возьмем свет. Каким должен быть он по спектру, интенсивности, продолжительности? И хотя точного ответа сегодня пока нет, тем не менее очевидно, что всякая деятельность земледельца, направленная на повышение урожая, так или иначе связана с управлением фотосинтезом зеленых организмов.
Ученые утверждают: чтобы сформировать урожай пшеницы в 40 центнеров с гектара, растения должны усвоить около 20 тонн углекислого газа, фотохимически разложить около 7,3 тонны воды, а также выделить в атмосферу около 13 тонн кислорода. Фотосинтез – создание, творение светом, преобразование световой энергии в химическую. Самое обыденное, распространенное на планете явление и в то же время самое сложнейшее, самое невидимое.
И никто, кроме растений, не умеет это делать. Все последующие процессы в живой природе, в том числе и наша жизнь, сводятся только к расходованию колоссальной энергии, накопленной в организмах зеленых растений. Да, мы живем на планете растений, растения царствуют на Земле. Четыре миллиарда семьсот миллионов лет тому назад образовалась Земля. Но только спустя миллиард лет на ней появилась жизнь. С тех пор мириады живых существ возникали и исчезали с лица Земли, а вот пионеры живого – синезеленые водоросли, сумевшие первыми уловить и поглотить солнечный свет, существуют и сейчас.
Неоценима их заслуга в эволюции жизни на планете. Они образовали собой ту питательную среду, с помощью которой образовалось великое множество разнообразных живых существ на Земле, в том числе и человек – высшая ступень эволюции, сила, преобразующая мир. Да, мы преобразуем мир и познаем его все глубже и глубже. Но всякая попытка установить происхождение жизни на Земле, раскрыть таинства живого неизбежно приводит к проблеме фотосинтеза. Оказывается, от него зависит благополучие наше, может быть, и существование.
Надо сказать, что в научном плане проблема фотосинтеза не такая древняя, хотя, по-видимому, уже первобытный человек мог заметить, что без света растение жить не может так же, как и без воды. Первым, кто догадывался о роли света в жизни зеленых организмов, был Джонатан Свифт, автор книги «Путешествие Гулливера» (1726). В этой книге он рассказал об одном ученом из анекдотического учреждения – Академии Лапуты, занимавшемся проблемой огурца.
Этот ученый считал, что огурец поглощает солнечный свет, а его задача – извлечь этот свет обратно и как-то использовать его в интересах лапутян. На рубеже XVIII-XIX столетий ряд замечательных ученых: англичанин Джозеф Пристли, швейцарец Жан Сенебье, француз Антуан Лавуазье, немец Роберт Майер и некоторые другие выяснили, что зеленые растения на свету способны исправлять воздух, испорченный горением или дыханием животных.
Этот процесс происходит в результате того, считали они, что растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, но для всего этого нужна энергия света. Эти идеи настолько увлекли нашего выдающегося соотечественника Климента Аркадьевича Тимирязева, что он посвятил проблеме фотосинтеза всю свою жизнь.
«В зеленом цвете, этом самом широко распространенном свойстве растений лежит ключ к пониманию главной космической роли растения в природе, – писал он. – Можем ли, однако, вполне удовлетвориться этим ответом? Может ли физиолог сложить руки, почесть свою задачу исчерпанной? Сказано ли этим последнее слово о хлорофилле? Конечно, нет.
Потребуются ещё поколения ученых, быть может, второе столетие, пока будет сказано это последнее слово. Но, что же будет означать это последнее слово? А вот что. Физиологи выяснят в малейших подробностях явления, совершающиеся в хлорофилловом зерне. Химики разъяснят и воспроизведут вне организма его процессы синтеза.
В результате получат образование сложнейших органических тел – углеводов и белков, исходя из углекислоты; физики дадут теорию фотохимических явлений, выгоднейшей утилизации солнечной энергии в химических процессах». Современная наука только сейчас прокладывает те направления, которые были подсказаны великим русским ученым. Проблема фотосинтеза разрабатывается в настоящее время усилиями специалистов многих профилей – физиологов, биологов, физиков, химиков и т. д.
Фотосинтез – процесс углеродного питания растений, в ходе которого из несложных неорганических веществ за счет энергии света образуются сложные органические вещества. Совместными усилиями биофизиков, биохимиков и других исследователей удалось расшифровать тонкие и сложные механизмы фотосинтеза. Они установили, что фотосинтез имеет две решающие стадии – световую и темновую. Во время световой стадии происходит запасание энергии; она нужна для синтеза веществ и других процессов жизнедеятельности.
В темновой период из углекислоты и воды образуются углеводы. Вы, наверное, знаете строение клетки хотя бы в общих чертах. Напомним, что в любой клетке есть мембраны, которые защищают ее от внешней среды. Целый ряд образований внутри клетки, ответственных за важнейшие процессы ее жизнедеятельности – хлоропласты фотосинтез), митохондрии (дыхание), ядро (размножение), тоже окружены своими мембранами. Её строение видно на рисунке.
И вот где-то здесь, в этой немыслимой глубине, скрыта таинственная сила растений. Английский биохимик Питер Митчелл в 1961 году высказал гипотезу: живая клетка является миниатюрной электростанцией. Идея эта, как и следовало в то время ожидать, вызвала у большинства ученых скептицизм и даже смех. Но это не смутило исследователя.
В своей самодеятельной лаборатории путем неопровержимых опытов им была блестяще подтверждена высказанная мысль и тем самым совершено выдающееся открытие. В 1978 году П. Митчелл был удостоен Нобелевской премии. А уже совсем не так давно – ученым – членом-корреспондентом АН В. П. Скулачеву и доктору биологических наук В. А. Либерману удалось не только подтвердить, но и развить эту гипотезу.
В чем же заслуга этих ученых?«В митохондриях происходит преобразование энергии света химическим путем. Конечным продуктом этого процесса является аденозинтрифосфат, или коротко – АТФ. Все это происходит в митохондрии, где замысловато упакована ее внутренняя мембрана. На ней-то и возникает разность потенциалов, то есть электрическое поле», – заявил Митчелл.
Все, кто смеялся над этой гипотезой, были уверены, что доказать ее экспериментально просто невозможно, ибо митохондрия имеет размер около микрометра, а попытки ввести в нее электроды, чтобы измерить разность потенциалов, заканчивались так же, как и стремление проникнуть в мыльный пузырь.
Но это не остановило советских ученых. Если на живой клетке эксперимент невозможен, рассуждали ученые, то процессы, происходящие в ней, можно имитировать… Представьте себе ванночку, перегороженную на два разных отсека. Они сообщаются только через искусственную мембрану. Она очень тонкая, настолько, что ее толщина меньше длины волны света. Поэтому она невидима. Но не в этом суть. Сейчас для нас важно то, что эта мембрана способна пропускать из одного отсека ванночки в другой заряды только определенного знака.
В один отсек поместим раствор, содержащий митохондрии, а в другой – обычный физиологический раствор. Электроды микровольтметра опущены в оба отсека и способны с полной беспристрастностью зафиксировать любое наличие электричества. Сейчас мы предложим митохондриям лакомство в виде витамина С. И стрелка прибора фиксирует, что на поверхности мембраны появляется электрический заряд. Теперь проделаем другой, неприятный для всего живого эксперимент: подольем митохондриям слабый раствор цианистого калия.
Их деятельность замирает, а стрелка вольтметра движется к нулю. Снова подкармливаем их витамином С, и они оживают. Сомнений нет, внутриклеточная миниатюрная электростанция действует! Простота и наглядность опыта советских исследователей поразила ученых всего мира. В. П. Скулачеву и В. А. Либерману была присуждена Государственная премия СССР. Итак, перед нами новое лицо клетки – электростанция размером в молекулу.
Это индивидуальное тело способно без всяких помощников за счет света создавать разность потенциалов, электродвижущую силу. Иначе говоря, клетка – это миниатюрная фото электрическая батарея, фотоэлемент! Так энергия света с помощью электричества превращается в энергию химических связей и запасается в растениях. Но что сулят сельскому хозяйству наши знания о фотосинтезе растений, что может ожидать земледелец от этой науки сегодня?
Изучение всей цепи реакций в живой клетке привело ученых к мысли, что фотосинтетические процессы протекают не непрерывно, как это предполагалось ранее, а прерывисто, мгновениями. Но в ходе этих мигов, продолжительность которых измеряется сотыми долями микросекунды, создается, накапливается пища, в которой мы нуждаемся и которую едим, чтобы жить.
И вот что еще важно: если свет используется квантами, прерывисто, то, наверное, нет нужды освещать им растение непрерывно? Поглотив порцию света, зеленый лист в какие-то мгновения перерабатывает ее и в этот момент в освещении не должен нуждаться.
В теплице в одно и то же время посеяли семена огурцов одного сорта. Росли и развивались они одинаково. И урожай собрали одинаковый. Но разница была вот в чем. Для выращивания подопытных огурцов было израсходовано электрической энергии в 10 раз меньше, чем контрольных, потому что освещали их прерывистым, мигающим светом. День – ночь – день – ночь – так десятки раз в секунду.
Но мигающий свет – это гораздо более дешевый свет, потому что в паузах светильникам электрическая энергия не нужна. А ведь половина стоимости тепличных овощей – это ведь стоимость электроэнергии! Поиск ученых, направленный на постижение тайн фотосинтеза, продолжается.

Автор статьи: неизвестный | Дата публикации: 20:58 24.03.2017 1000readers.Ru




Отзывы и комментарии
Ваше имя (псевдоним):
Проверка на спам:

Введите символы с картинки:



Большая собака в городской квартире – большая радость или большие проблемы?

Большая собака в городской квартире – большая...


Наверное, очень многие дети, живущие в городах, рано или поздно начинают просить родителей завести какое-нибудь животное, хотя бы хомячка или попугайчика, а самые смелые решаются на разговоры о с...


Экстремальные места на планете

Экстремальные места на планете


Многим уже порядком надоели стандартные услуги, предлагаемые туристам на обычных курортах. Хочется чего-то интересного, захватывающего. Появляется желание отдохнуть так, чтобы уровень адреналина в орг...


Как правильно выбрать диван?

Как правильно выбрать диван?


Знаете ли вы, что на персидском языке слово «диван» означает простую деревянную скамейку и что в России диван появился лишь в середине XVIII века? А вот в Европе и, в частности, в сре...


Комната отдыха в офисе

Комната отдыха в офисе


Работа является неотъемлемой частью нашей жизни , и иногда мы даже не замечаем сколько времени проводим в офисе. А ведь жизнь продолжается и за его пределами, но зачастую у нас уже нет сил и желания д...


Как уцелеть на скользкой дорожке? Учитесь падать правильно!

Как уцелеть на скользкой дорожке? Учитесь пад...


Зима только начинается, а дороги уже покрыты льдом. И ни песок с солью, ни далеко не безвредные реагенты проблемы не решают. У нас в городе льдом покрыты буквально все пешеходные дороги — а...


Помогаем быть на несколько лет моложе, быть здоровыми и хорошо выглядеть!

Помогаем быть на несколько лет моложе, быть з...


«Всё, что отбирает жизнь, возвращает музыка». (с) Джон Леннон. Интервью о лечении музыкой (музыкальной терапии) — Как-то я встретила свою давнюю подругу, рассказывает наша коллега Ю...


Стоит прочесть

Бизнес в маленьком городе: чем заняться?

Бизнес в маленьком городе: чем заняться? Прежде всего, можно открыть дело, заниматься которым вы будете дистанционно. Бизнес в Интернете — понятие относительно новое, но уже широко распрост...

Вкусные рецепты: Кексы к чаю, салат с кальмаром ,

Кексы к чаюИзюм промыть и просушить. Сахар растереть с размягченным сливочным маслом+ ванильный сахар. Вбить яйца по одному. Полученную смесь взбить. Добавить просеянную муку с содой,соль. Все хорошо ...

Как помочь ребенку в учебе? Будьте любознательны и

Дети подобны нашему отражению на воде. Немножко искаженное, но все-таки отражение. Поэтому меня веселят родители, которые жалуются на то, что их дети вредные, ленивые, нервные, капризные и всё, что им...

Куда и зачем скачут мысли? Три правила для управле

В известной притче говорится: ученик пришел к известному мудрецу и спросил, как можно достичь высшей мудрости. Ответ Учителя был прост: не думай о белой обезьяне. Молодой человек поблагодарил мудреца ...

Нестандартный выбор

Начало XXI века характеризуется богатством и разнообразием стилей в городской архитектуре: от классицизма до авангарда. Сегодня можно встретить здания самой разной конструкции: цилиндрические, напомин...

Вкусные рецепты: Торт "Пёсик", Пирог &qu

Торт "Пёсик"Приготовление На водяной бане растопить маргарин или сливочное масло, добавить сахар, мед и нагревать, периодически помешивая, до однородности. Добавить соду и помешиваем до увеличения в о...

Не красна изба углами, а красна дверями

Межкомнатные двери – это одна из основных деталей дизайна помещения. Всегда производство дверей видели как особое искусство, они представляли собой границу двух помещений, одновременно разделяя и объе...

Почему в России все делается через задницу и как э

Положа руку на сердце, многие, если не все граждане России уверены, что у нас все делается через задницу. По крайней мере, в кулуарах Кремля или деревенского свинарника эта тема звучит постоянно. Проб...

Как видится зимняя рыбалка с берега? Взгляд не рыб

Так много написано о зимней рыбалке, столько советов. Вроде, все почти все знают. Намного реже можно найти мнение об обратной стороне этого дела — как это воспринимается и переживается теми...

Мастери с детьми

Детям нужно наше внимание и забота. Дети жаждут быть нужными. Они не только нуждаются в нас, но и хотят, чтобы мы нуждались в них. Как показать ребёнку, что он важная часть семьи, что его слышат, с ни...
Сейчас читают

О информационном портале:

Наш портал является ресурсом, который включает в себя полный каталог познавательных и отличных статей. Каждый гость отыщет для себя что-нибудь полезное. Современный дизайн позволяет вам моментально находить нужную информацию. Самые разнообразные тематические статьи дают возможность вам совершенствоваться в той или иной сфере. Быть более начитанным и грамотным. Современный дизайн сайта позволяет просматривать статьи на всех существующих планшетах. Теперь отыскать подходящую информацию стало легко.

Мы собрали для вас полезные и увлекательные статьи. На нашем сайте вы найдете ответы на интересующие вас вопросы. Простая система поиска позволяет вам в кратчайшие сроки отыскать нужную информацию. Адаптированный дизайн позволяет вам просматривать информацию на абсолютно любых гаджетах. Отныне, поиск необходимой информации будет занимать у вас считанные секунды.

© 2021 Информационный портал - 1000readers.ru

Искусство и культура Связь интернет Обучение Природа Психология Питание рецепты Бизнес Медицина и здоровье Дом и квартира Семья дом дети
обратная связь


Чтобы связаться с редакцией или сообщить обо всех замеченных ошибках, воспользуйтесь формой обратной связи.
Настоящий ресурс может содержать материалы 18+