Golovanova g, Zalevskaya m, a hatás a külső feltételek az arány a fotoszintézis, újság „Biology
G. Ya Golovanov;
M. Zalevskaya
Zöld levél - az élet forrása a Földön. Ha nem zöld növények a Földön nem lenne semmilyen állatok vagy emberek. Akárhogy is, a növények táplálékot az egész állatvilágban.
Az ember használja fel az energiát nem csak a nap sugarai hullott a földre most, hanem azon, hogy esett rá a több száz millió évvel ezelőtt. Végtére is, a szén és az olaj, és a tőzeg - egy kémiailag megváltoztatott maradványait növények és állatok éltek azokban a napokban.
Az elmúlt évtizedekben, hogy a probléma a fotoszintézis felkeltette vezető szakemberei számos ága természettudomány és annak különböző aspektusait vizsgálják átfogóan és mélyen sok laboratóriumban szerte a világon. Érdeklődjön elsődlegesen meghatározza az a tény, hogy a fotoszintézis az alapja az energia az egész bioszféra.
Ez az arány a fotoszintézis függ sok faktorov.Intensivnost fény. szükséges maximális fotoszintézis hatékonyságát, eltérő a különböző növények. Az árnyék a tolerancia maximális fotoszintézis aktivitás elért mintegy fele teljes napfény, míg a fény-szerető növények - szinte teljes napfényben.
Sok árnyék-toleráns növények nem fejlődnek palánk (bár) a parenchyma a levelek, és csak szivacsos (liliom, vad gyömbér). Ezen felül, ezek a növények nagyobb levelek nagyobb kloroplasztiszok.
Szintén a fotoszintézis intenzitását befolyásolja a környezeti hőmérséklet. A legtöbb fotoszintetikus intenzitását megfigyelt 20-28 ° C-on A további hőmérséklet-emelkedés mértékét csökkenti a fotoszintézis és a légzés aránya növekszik. Amikor a fotoszintézis intenzitását és a légzés ugyanaz, beszél a kártérítési záradék.
A kompenzáció pont függően változtatjuk a fény intenzitása növekvő és csökkenő hőmérséklet. Például, hidegálló barna moszat felel meg a hőmérséklet körülbelül 10 ° C-on Hőmérséklet befolyásolja elsősorban a kloroplasztisz, amelyben a hőmérséklet függvényében változás minta, amely egyértelműen látható az elektronmikroszkóp.
Fény a különböző hullámhosszú és különböző hatást gyakorolnak a fotoszintetikus aktivitására. Ez az első alkalom a fotoszintetikus aktivitására különböző sugarak a spektrum vizsgált fizikus Vladimir Daubeny látható 1836. hogy az arány a fotoszintézis zöld levél jellegétől függ a fény. Módszertani hibák a kísérlet során oda vezetett, hogy téves következtetéseket. Tudományos elodea menekülési intervallumot helyeztük ampullába vízzel szabdalt cső által megvilágított áthaladó napfény színezett üveg vagy színezett oldatok, és fogékony az arány fotoszintézis száma oxigén buborékok különül el a vágási felületen időegység alatt. Daubeny következtetésre jutott, hogy az arány a fotoszintézis arányos a fényerő, a fénysugarak és a legfényesebb akkori tekinthető sárga. Ugyanezek a szempontok és tartotta John Draper (1811-1882), aki tanulmányozta a sebességét a fotoszintézis különböző spektrális sugarak által kibocsátott spektroszkóp.
A szerepe a klorofill a fotoszintézis bizonyult kiemelkedő orosz botanikus és növény fiziológus KA Timiryazev. Kiadások a 1871-1875 kétéves. Egy kísérletsorozatban azt tapasztalta, hogy a zöld növények elnyelik legintenzívebb sugarait a vörös és kék rész a Nap színképében, és nem sárga, mint azt korábban gondoltuk. Elnyelő vörös és kék része a spektrum, klorofill tükrözi zöld sugarak, mert mi, és úgy tűnik, zöld.
Ezen adatok alapján a német fiziológus növény Theodor Wilhelm Engelmann, 1883-ban kifejlesztett egy módszert tanulmányozására bakteriális szén-dioxid asszimilációja a növényekben.
Azt javasolta, hogy ha tesz egy csepp víz a sejtekben a zöld növények aerob baktériumok és megvilágítja őket különböző színű sugarak, a baktériumokat kell összpontosítani, azokon a területeken, a cellát, amelyben a szén-dioxid bomlik legnehezebb és oxigén szabadul fel. Ennek tesztelésére, Engelmann több javított fénymikroszkóppal, erősítése a tükör prizma, amely elbomlik napfényt egyes komponenseinek a spektrum. Mivel a zöld növény Engelmann használata zöldalga Spirogyra, nagy sejtek, amelyek tartalmazzák a hosszú spirál chromatophores.
Elhelyezése egy csepp víz a tárgylemezen egy darab hínár, Engelman, ugyanazon kis aerob baktériumok, majd, tekinthető egy gyógyszer a mikroszkóp alatt. Azt találtuk, hogy a hatóanyag távollétében prizma főtt egyenletesen fehér fénnyel megvilágítva, és a baktériumokat egyenletesen oszlik el a teljes része az algák. A jelenlétében a prizma tükör a visszavert fénysugár megtörik, megvilágítva a algák részét mikroszkóp alatt fény egy különböző hullámhosszú. Néhány perccel később, a baktériumok koncentrált azokra a területekre, amelyeket borított vörös és kék fény. alapján megkötött e Engelmann, hogy a bomlás szén-dioxid (és következésképpen a felszabaduló oxigén) a zöld növényekben figyelhető mellett az alapszín (azaz zöld) sugarak - piros és kék.
A kapott adatokat a modern berendezések, teljes nyert eredmények megerősítésére Engelmann több mint 120 évvel ezelőtt.
Az elnyelt fény energiájának klorofill részt vesz a reakciók az első és második szakaszában a fotoszintézis; A reakció a harmadik lépés a sötét, azaz Ez történik részvétele nélkül a világon. Mérések azt mutatták, hogy a helyreállítási folyamat egy molekula oxigén minimum nyolc fotonok a fény energiát. Így, a maximális kvantumhatásfok a fotoszintézis, azaz száma oxigénmolekulák megfelelő egyikének kvantum fény által elnyelt energia a növény, 1/8 vagy 12,5%.
R.Emerson alkalmazottakkal meghatározott kvantumhasznosítási fotoszintézis megvilágítást monokromatikus fény különböző hullámhosszúságú növények. Azt találtuk, hogy a hozam állandó marad 12% a legtöbb a látható spektrum, de élesen csökken, közel a távoli vörös régióban. Ez a csökkenés a zöld növényi kezdődik hullámhosszon 680 nm-es. A hossza több mint 660 nm-es fény elnyeli csak klorofill; Klorofill b abszorpciós maximuma 650 nm-nél és 680 nm-en abszorbeál szinte nincs fény. Hullámhosszon nagyobb, mint 680 nm, a kvantumhatásfok fotoszintézis növelhető a maximális értéke 12%, feltéve, hogy a növény is egyidejűleg megvilágítva hullámhosszú fény 650 nm-en. Más szóval, ha a fény elnyelődik a klorofill és egészíti ki az elnyelt fény klorofill b. A kvantumhasznosítási fotoszintézis elér egy rendes érték.
Enhancement fotoszintézis közben világító növények két gerenda monokromatikus fény különböző hullámhosszúságú, mint az intenzitás megfigyelhető különböző fénynyalábok azonos, már az úgynevezett Emerson hatása. Kísérletekhez különböző kombinációi a fény és a távoli vörös fény egy rövidebb hullámhosszú a zöld, piros, kék-zöld és a barna algát, kimutatták, hogy a legnagyobb növekedés a fotoszintézis fordul elő abban az esetben, hogy a második sugár rövidebb hullámhosszú elnyeli pigmentek vspomogatelnymih.
A zöld növényekben kisegítő pigmentek a karotinoidok és a klorofill b. vörös algák - karotinoidok, és a fikoeritrin, a kék-zöld - karotinoidok, és fikocianin, barna algákból - karotinoidok és fucoxanthin.
További tanulmányok a fotoszintézis folyamat arra a következtetésre vezetett, hogy a kiegészítő közvetíteni pigmentek 80 és 100% az abszorbeált fény energiát klorofill. Így klorofill és felhalmozódnak a fény által elnyelt energia növényi sejtek, majd használja a fotokémiai reakciók a fotoszintézis.
Később úgy találtuk, hogy a klorofill jelenlévő egy élő sejt a különböző formák különböző abszorpciós spektrumok és fotokémiai jellemzői. Ennek egyik formája a klorofill-a. amelynek abszorpciós maximuma megegyezik a hullámhossz 700 nm, tartozik a pigment rendszer nevű fotoszisztéma I. klorofill a második formája egy abszorpciós maximuma 680 nm-nél, tartozik a fotorendszer II.
Így, a növényekben fedezték fotoaktív pigment rendszer, különösen erőteljesen elnyelik a fényt a vörös tartományában a spektrum. Úgy kezdődik, hogy fel kell lépni elhanyagolható fényviszonyok. Ezen túlmenően más ismert szabályozási rendszer, amely szelektíven elnyeli, és használja a fotoszintézishez kék. Ez a rendszer működik megfelelően erős fény.
Azt is megállapították, hogy néhány növény fotoszintetikus apparátus nagymértékben használják a fotoszintézishez vörös fény, a másik - kék.
Annak megállapításához, a víz intenzitása növényi fotoszintézis használni a módszert a számlálási oxigén buborékok. A fény fordul elő a levelek a fotoszintézis folyamata, amely a termék oxigén felhalmozódó közötti terekben. Amikor a vágás a szár felesleges gáz kiválása megkezdődik a vágási felületet formájában folyamatos áram buborékképződés sebesség függ az arány a fotoszintézis. Ez a módszer nem nagyon pontos, de ez egyszerű, és ad egy vizuális ábrázolás a fotoszintézis folyamatában függően a külső körülmények.
Tapasztalat 1. függése fotoszintézis hatékonyságát a fényintenzitás
Anyagok és berendezések. elodea; vizes NaHCO 3-oldattal. (NH4) 2 CO3 vagy ásványvíz; felülúszó csapvízben; üvegbottal; menet; olló; 200 wattos izzó; órát; Hőmérő.
1. A kísérletben egészséges hajtásokat kiválasztott Elodea hossza körülbelül 8 cm intenzív zöld szín sérülésmentes tip. A lenyírt víz alatt, egy szál kötve egy üvegbottal és csökkentette heggyel lefelé egy pohár vízben szobahőmérsékleten (víz hőmérséklete állandó marad).
2. A kísérletben, a felülúszót csapvízzel dúsított CO2 hozzáadásával NaHCO 3 vagy (NH4) 2 CO3. vagy ásványvíz, és mutatott egy pohár vizes növény erős fény. Megfigyeltük a megjelenése a légbuborékokat a növényeket vágjuk.
3. Amikor az aktuális válik egységes buborékok, a buborékok megszámoltuk, centrifugáltuk 1 percig. A számlálást végeztünk 3-szor időközzel 1 perc, a rögzített adatok a táblázatban voltak meghatározott átlagos.
4. Egy pohár a növényi eltávolítjuk a fényforrás a 50-60 cm-es, és ismételje meg a Sec. 3.
5. A kísérletek eredményei összehasonlítottuk, és arra a következtetésre jutottak fotoszintézis változó intenzitású erős fényben és gyenge.
Az eredményeket az 1. táblázatban mutatjuk be.
Következtetés: A használt fényintenzitásokat arányának növekedésével nő a fotoszintézis fény intenzitása, azaz a Minél több a fény, annál jobb a fotoszintézist.
1. táblázat fotoszintézis függés a fényintenzitás
2. kísérlet függése fotoszintetikus termelékenység spektrális összetételét a fény
Anyagok és berendezések. elodea; egy sor szűrők (kék, narancs, zöld); magas hét szélesszájú üvegekben; felülúszó csapvízben; olló; 200 wattos izzó; órát; hőmérő; csövek.
1. A csövet tele 2/3 térfogatú állandó csapvízzel és helyezni a heggyel lefelé vízinövény. A szár nyírt víz alatt.
2. A széles szájú helyezünk nagy kék szűrő (körkörös) a szűrő alá - a csövet a növény és a kitett erős fény bank, így esett a növény, a szűrőn keresztülhaladó. Megfigyeltük a megjelenése a légbuborékokat a vágott szár a növény.
3. Amikor az aktuális válik egységes buborékok, a buborékok megszámoltuk, centrifugáltuk 1 percig. A számlálást végeztünk 3-szor egy 1 percenként, predelyali átlagos eredmények táblázatba adatokat.
4. A kék szűrő pirosra váltott, és megismételjük a lépéseket Sec. 3, ügyelve arra, hogy a távolság a fényforrás és a víz hőmérséklete állandó értéken tartjuk.
5. A kísérleti eredményeket összehasonlítottuk, és következtetéseket a függését az arány fotoszintézis a spektrális összetételét a fény.
A vizsgálati eredményeket a 2. táblázatban mutatjuk be.
Következtetés: A fotoszintézis folyamata a narancssárga fény nagyon intenzív, kék lelassul, és gyakorlatilag nem megy a zöld.
2. táblázat függése a fotoszintetikus hatékonyság a spektrális összetételét a fény
3. kísérlet A és a hőmérséklet a fotoszintézis
Anyagok és berendezések. elodea; Széles magas három bank; felülúszó csapvízben; olló; csövek; 200 wattos izzó; órát; Hőmérő.
1. A csövet tele 2/3 térfogatú állandó csapvízzel és helyezni a heggyel lefelé vízinövény. A szár van vágva a víz alatt.
2. A három széles szájú üvegekbe öntjük állandó csapvízzel különböző hőmérsékleteken (14 ° C és 45 ° C) helyezünk egy kémcsőbe egy növény edény vízzel, az átlagos hőmérséklet (például 25 ° C-on), és ki vannak téve a erős fény eszköz. Megfigyeltük a megjelenése a légbuborékokat a vágott szár a növény.
3. 5 perc elteltével, a buborékok száma számít, centrifugáljuk 1 percig. Számlálás után 3 alkalommal időközönként 1 perc határoztuk átlagos eredményeit, táblázatba foglalt adatok.
4. A csövet át a növény egy üveg víz és egyéb hőmérséklet megismételjük a lépéseket Sec. 3, ügyelve arra, hogy a távolság a fényforrás és a víz hőmérsékletét állandó értéken tartjuk.
5. A kísérletek eredményeit összehasonlítani, és írásban következtetést a hőmérséklet hatását a fotoszintetikus aktivitására.
A vizsgálati eredményeket a 3. táblázatban mutatjuk be.
Következtetés: A a vizsgált hőmérséklettartományban fotoszintetikus sebessége függ a hőmérséklet: minél magasabb,, annál jobb a fotoszintézis.
3. táblázat és a hőmérséklet a fotoszintézis
Ennek eredményeként a kutatás, jött a következő következtetéseket.
1. fotoaktív pigment rendszerrel, különösen erősen abszorbeálja a fényt a vörös tartományban a spektrum. Elég jól felszívódik klorofill kék sugarak, és nagyon kevés a zöld, ami megmagyarázza a zöld színű növények.
2. Kísérleteink egy szál Elodea azt bizonyítja, hogy a maximális sebességet a fotoszintézis akkor jelentkezik, ha a fény piros.
3. fotoszintézist intenzitása függ a hőmérséklettől.
4. A fotoszintézis függ a fény intenzitását. Minél több a fény, annál jobb a fotoszintézist.
Az eredmény egy ilyen munka lehet a gyakorlati értéke. Üvegházakban, mesterséges fény, választotta a spektrális összetételét a fény, lehetőség van arra, hogy növelje a hozamot. A Agrophysical Institute-ban Leningrádban 1980-as évek. BS laboratóriumi Moshkova speciális módok megvilágítás és így 6 paradicsom növények évente (180 kg / m 2).
Növények igényelnek fénysugarak minden színben. Hogyan, mikor, milyen sorrendben és arányban, hogy neki sugárzó energia - egy tudomány. svetokultury kilátások nagyon nagy: a laboratóriumi kísérletek akkor viszont az ipari évben zöldségtermesztés, zöldek, dekoratív és gyógynövények.