Процессы фотосинтеза в космосе Хронология изучения процесса

Процессы фотосинтеза в космосе

Хронология изучения процесса 1630 год Ян Баптист ван Гальмонт 1752 год М. В. Ломоносов 1771 год Д. Пристли 1817 год Пельте и Кованту 1836 -1840 Буссенго 1860 год К. А. Тимирязев

ФОТОСИНТЕЗ Фотосинтез (от др. -греч. φῶς — свет и σύνθεσις — соединение, складывание, связывание, синтез) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериодопсин у бактерий).

Процесс фотосинтеза Вода, по стеблям поднимаясь Идет к зеленому листу И с СО 2 соединяясь Дает нам сахар на свету. Вот так творение природы Полезный, добрый хлорофилл Способен прокормит народы Хотя уж к вечеру без сил.

Приспособление листа к фотосинтезу

Структура хлоропласта

СУММАРНОЕ УРАВНЕНИЕ ФОТОСИНТЕЗА 6 Н 2 О + 6 СО 2 > С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2

Фазы фотосинтеза Фаза Фотосинтеза место Уравнение реакции Источник Энергии Итог Суть фазы Световая Граны хлоропластов 2 Н 2 О > 4 Н *+ О 2 (hυ), квант света Выделение О 2 Образование АТФ(т. ф. ) Накопление Н(т. ф. ) АТФ Образование глюкозы Поглощение СО 2 фотолиз Темновая Стромы хлоропластов Цикл Кальвина, 13 реакций,

Связь темновой и световой фаз

Космическая роль фотосинтеза n n n 1) выделение кислорода для дыхания живых организмов 2) поглощение углекислого газа, поддержание постоянного газового состава 3) образование органического вещества – пища гетеротрофов 4) Перекачка солнечной энергии из космоса на Землю (энергетические ресурсы) 5) Образование озонового слоя, защитного экрана от УФЛ

КАК ОБЕСПЕЧИТЬ ЖИЗНЬ В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ? Схема замкнутого экологического комплекса: 1 — человек; 2 — животные; 3 — высшие растения; 4 — одноклеточные водоросли; 5 — кислород; 6 — вода; 7—пища; 8 — отходы; 9 — минерализация отходов; 10 — минеральные соли; 11 — питательная среда; 12 — углекислый газ; 13 — солнечный свет.

Хлорелла (от греч. χλωρός, «зелёный» и лат. ella — уменьшительный суффикс) — род одноклеточных зеленых водорослей, относимый к отделу Chlorophyta. Имеет сферическую форму, от 2 до 10 мкм, не имеют жгутиков. Хлоропласты хлореллы содержат хлорофилл а и хлорофилл б. Для процесса фотосинтеза хлорелле требуются только вода, диоксид углерода, свет, а также небольшое количество минералов для размножения.

Для чего это нужно в космосе? В космосе водоросли могут стать источником возобновляемого кислорода и пищи. Преимущества водорослей перед высшими растениями в подобных экспериментах заключается в том, что водоросли лучше приспособлены к невесомости т. к. живут в водной среде, им необходимо меньше света, их можно транспортировать в замороженном вместе с водой виде.

Для чего это нужно в космосе? С развитием орбитального строительства плантации водорослей могут стать основным источником пищи для космонавтов и частью производственных комплексов по производству медикаментов, пищи, красителей, композитных материалов.

Эксперимент n n n Суть эксперимента заключается в том чтобы пропуская воздух станции через емкости с раствором солей и водорослями. Проходя через емкость воздух будет обогащать воду углекислотой и сам будет обогащаться кислородом. Углекислый газ растворившийся в воде станет исходным веществом для фотосинтеза водорослей. А кислород – продукт фотосинтеза будет с током воздуха выходить из емкости

Эксперимент n n Для этого в ёмкости предусмотрены отверстия для выхода обработанного воздуха, а также для взятия проб раствора и добавления минеральных солей. Эффективность фотосинтеза будет определяться по р. Н раствора. Снижение р. Н среды, начиная с 6— 5, 5, указывает на неблагоприятное развитие водорослей и снижение интенсивности процесса фотосинтеза. Тогда как р. Н>6 указывает на то что фотосинтез протекает нормально, а водоросли благоприятно развиваются

Эксперимент n n n Основная проблема эксперимента – это отсутствие силы тяжести. Без нее поступающий в ёмкость воздух вытеснит жидкость через выпускные отверстия. Проблему можно решить использую вместо силы тяжести центробежную силу. На подсвеченную платформу с электродвигателем закреплён компрессор Подключив ёмкости к компрессору в виде расходящихся из одного центра лучей мы получим подобие центрифуги.

Эксперимент n n При вращении конструкции центробежная сила направленная на дно ёмкостей имитирует силу тяжести и вся вода и водоросли опускаются на дно. На внешнем радиусе конструкции расположена подсветка со сменными светофильтрами, чтобы можно было менять длину волны света светильника. Несколько колб позволяет одновременно вести серию опытов с разными видами водорослей и разной концентрацией солей.

Вывод n n Таким образом экспериментальная установка представляет собой агрегат преобразующий электрическую энергию в кислород и биомассу биологическим, экологически безвредным способами. В случае успешного эксперимента подобные установки смогут увеличить срок действия космических станций без дозаправки их воздухом и пищей и увеличить живучесть длительных космических экспедиций.

Оранжерея космического корабля К. Э. Циолковского с прямым вводом световой солнечной энергии

Оранжерея космического корабля с вводом световой солнечной энергии при помощи оптических зеркально линзо вых систем: n а —с одноэлементной зеркальной системой; б —с многолемешными зеркально линзовыми системами: 1 — зеркало цилиндрическое (сферическое, параболическое); 2 — щелевой иллюминатор; 3— рассеивающая линза окно; 4 — зеркало Кассегрена

Спасибо за Внимание