Фотосинтез

Что во что превращается

В хлоропластах при участии света вода и углекислый газ соединяются, и получаются органические вещества, прежде всего сахар.

Побочным продуктом выходит кислород. Он выделяется наружу через устьица.

Воду растение берёт из почвы корнем и поднимает по сосудам. Углекислый газ поступает из воздуха через устьица листа.

Полученный сахар частью расходуется сразу, а частью превращается в крахмал и откладывается про запас. Ночью крахмал снова переводится в растворимую форму и уходит по ситовидным трубкам к другим органам.

Три условия

Фотосинтез идёт только при совпадении трёх условий: есть свет, есть хлорофилл, есть углекислый газ и вода.

Уберите любое из них, и процесс останавливается. Лист в темноте не работает, обесцвеченный участок пёстрого листа не работает, лист в сосуде без углекислого газа тоже.

Именно на этом построены классические школьные опыты. Каждый из них убирает ровно одно условие и показывает, что без него крахмал не образуется.

Опыт с крахмалом

Растение держат двое суток в темноте, чтобы весь накопленный крахмал израсходовался.

Затем часть листа закрывают полоской чёрной бумаги и выставляют растение на свет на несколько часов.

Лист срывают, обесцвечивают в горячем спирте и опускают в раствор йода. Открытая часть синеет: там образовался крахмал. Закрытая полоской остаётся бурой.

Вывод получается однозначный: без света крахмал не появляется.

Как это открывали

В начале семнадцатого века голландец ван Гельмонт вырастил иву в кадке, взвесив землю до и после. Дерево прибавило почти восемьдесят килограммов, а земля потеряла лишь несколько десятков граммов.

Он заключил, что растение строит себя из воды. Ошибся он лишь наполовину: про углекислый газ тогда не знали.

Через полтора века англичанин Джозеф Пристли поставил другой опыт. Мышь под колпаком погибала, а вместе с веткой мяты жила: растение восстанавливало испорченный воздух.

Русский учёный Климент Тимирязев показал, какие именно лучи работают. Сильнее всего фотосинтез идёт в красных и синих лучах, а зелёные хлорофилл отражает, оттого лист и кажется нам зелёным.

Что ускоряет и что тормозит

Скорость фотосинтеза зависит от освещённости, содержания углекислого газа и температуры.

До какого-то предела рост освещённости увеличивает выработку. Дальше наступает насыщение: хлоропласты работают на пределе, и добавка света уже не помогает.

Углекислого газа в воздухе очень мало, всего сотые доли процента, и именно он чаще всего оказывается ограничивающим фактором. В теплицах его иногда подают дополнительно, и урожай заметно растёт.

В жару растение закрывает устьица, чтобы не потерять воду. Углекислый газ перестаёт поступать, и в самый солнечный полдень фотосинтез может почти останавливаться.

Значение для планеты

Фотосинтез создаёт органическое вещество, с которого начинаются все цепи питания. Животные, грибы и большинство бактерий живут за счёт того, что сделали растения.

Он же поддерживает кислород в атмосфере. Почти весь кислород, который мы вдыхаем, когда-то вышел из устьиц листа или из клетки водоросли.

Он же связывает углекислый газ. Уголь, нефть и торф это законсервированный солнечный свет, пойманный растениями миллионы лет назад.

Поэтому вырубка лесов бьёт сразу с двух сторон: кислорода выделяется меньше, а углекислого газа в воздухе становится больше.

Как устроен главный орган фотосинтеза, разбирали в уроке «Лист». Чем дыхание отличается от изготовления еды, читай урок «Дыхание растений».