Тема Воздушное питание растений фотосинтез Вопросы для

Тема: «Воздушное питание растений (фотосинтез)» • Вопросы для обсуждения: • Общее понятие о фотосинтезе • Типы питания организмов и особенности питания растений • Исторический очерк изучения фотосинтеза • Космическая роль зеленых растений

Питание как физиологический процесс • Питание – это совокупность процессов, включающих поступление веществ в организм, их превращение и усвоение • Превращение – это перевод поступивших питательных веществ в форму соединений, удобную для извлечения энергии и для построения собственных структур в организме • Усвоение – это синтез специфических соединений и веществ и включение их в состав жизнедеятельных структур на разных уровнях организации

Элементарный состав сухого вещества • • • Углерод – 45% Кислород – 42% Водород – 6, 5% Азот – 1, 5% Зола – 5%, в её составе практически все элементы периодической системы

Опыты с водными культурами • Элементы, поглощаемые корнями из почвы: • • Калий Кальций Магний Сера Фосфор Азот Железо и др. Углерода среди них нет

Питание растений Воздушное или углеродное питание Корневое или минеральное питание

Фотосинтез - это биологический синтез органического вещества, в первую очередь углеводов, из неорганических веществ – СО 2 и Н 2 О при использовании световой энергии, или – это процесс трансформации поглощенной организмом энергии света в химическую энергию органических соединений Основное уравнение химизма фотосинтеза: 6 CO 2 + 6 Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 +6 О 2 или в расчете на 1 моль СО 2: СО 2 + Н 2 О = СН 2 О + О 2

Происхождение кислорода при фотосинтезе 1870 г. – А. Байер(нем. ): СО 2 свет СО + О СО + Н 2 О СН 2 О + О О 2 1937 – 1941 г. г. К. Б. ван Ниль (голл. ) СО 2 + 2 Н 2 S свет (CH 2 O) + H 2 O + S 2 В общем виде: СО 2 + 2 Н 2 А свет (СН 2 О) + Н 2 О + А 2

Полное уравнение фотосинтеза по ван Нилю: СО 2 + 4 Н 2 О 1 этап: 2 этап: 3 этап: (СН 2 О) + 3 Н 2 О 4 Н 2 О хлорофиллсвет 4(ОН) + 4(Н) + СО 2 (СН 2 О) + Н 2 О 4(ОН) 2 Н 2 О + О 2 Основное уравнение фотосинтеза свет 6 СО 2 + 12 Н 2 О хлорофилл С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 + 6 Н 2 О

Типы углеродного питания организмов Тип питания Организмы Источник энергии Источник Резульуглерода водорода тат Автотрофный 1. Фотосинтез Зеленые растения Свет СО 2 Н 2 О Первичная продукция орг. в-ва 2. Бактериальный фотосинтез Зеленые и пурпурные серобактерии Свет СО 2 H 2 S, H 2 Первичная продукция орг. в-ва 3. Хемосинтез Бесцветные бак— терии ( серобактерии, железобактерии, нитрифицирующие бактерии) Химические экзотермические реакции с неорганическими веществами СО 2 H 2, H 2 O, NH 3, H 2 S Первичная продукция орг. в-ва Гетеротрофный Животные, большинство бактерий грибы, растенияпаразиты Органические соединения Преврашение органических веществ

История изучения фотосинтеза • 1727 г. С. Гейлс (англ. ) – ( «Статика растений» ) считал, что растения значительную часть пищи получают из воздуха. • 1753 г. М. В. Ломоносов – «Слово о явлениях воздушных» • 1771 г. Дж. Пристли (англ. ) • 1776 г. К. В. Шееле (швед. ) повторил опыт Пристли. • 1778 г. Я. Ингенхауз (голл. )показал, что растения выделяют кислород только на свету • 1782 г. Ж. Сенебье (швейцар. ) обнаружил, что растения на свету выделяют кислород и поглощают углекислый газ

История учения о фотосинтезе 1804 г. Т. Соссюр (швейцар. ) растения поглощают еще и воду 1840 г. Ж. Б. Буссенго (франц) подтвердил данные Соссюра • 1817 г. П. Ж. Пельтье и Ж. Каванту (франц. ) выделили из листьев зеленый пигмент и назвали его хлорофиллом • 1865 г. Ю. Сакс (нем. ) обнаружил образование крахмала в листьях на свету. • 1881 г. Т. В. Энгельман (нем. ) экспериментально доказал, что кислород выделяется в пластидах

О роли света в процессах фотосинтеза • 1846 г. Дж. У. Дрепер (амер), Ю. Сакс и В. Пфеффер(нем) считали, что фотосинтез наиболее интенсивен в желтых лучах • Ю. Р. Майер и Г. Гельмгольц на основании теории сохранения энергии теоретически доказывали, что при фотосинтезе поглощенная растениями солнечная энергия преобразуется в энергию химических связей • 1875 г. К. А. Тимирязев – ( «Об усвоении света растениями» , «Значение лучей различной преломляемости в процессе разложения углекислоты» (1869 г. ), «Солнце, жизнь и хлорофилл» (1920 г. )) экспериментально доказал участие и роль хлорофилла в поглощении и преобразовании энергии света при фотосинтезе и сформулировал идею о космической роли зеленых растений.

Космическая роль растений 1. Трансформация энергии солнечных лучей в энергию химических связей 2. Накопление органических веществ • Ежегодно в процессе фотосинтеза растения суши образуют • 100 -172 млрд. т. органического вещества, а растения морей и океанов – 60 -70 млрд. т. В том числе 70% образуют леса, • 10% - луга и степи, • 6% - культурные поля, • 3% - пустыни • Общая масса растений на Земле – 2402, 7 млрд. т. , в том числе • на суше 2402, 5 млрд. т. и 0, 2 млрд. т. в гидросфере • Общая масса животных и микроорганизмов – 23 млрд. т. , из них • 20 млрд. т. на суше и 3 млрд. т. в водной среде • Лесная подстилка – 194 млрд. т. • Гумус – 220 млрд. т. • Торф – 2500 млрд. т. • Нефть и газ – 10000 – 12000 млрд. т. • Осадочные породы – 20000000 млрд. т.

3. Постоянство содержания СО 2 в атмосфере • Выведение СО 2 из атмосферы с образованием органических веществ в составе: • гумуса • осадочных пород • горючих ископаемых • • • Возврат СО 2 в результате: Дыхания растений 10, 0 млрд. т. Дыхания микроорганизмов 25, 0 млрд. т. Дыхания животных и человека 1, 6 млрд. т. Производственной деятельности 5, 0 млрд. т. Геохимических процессов 0. 05 млрд. т. В настоящее время содержание СО 2 в атмосфере составляет 0, 03 % и ежегодно увеличивается на 0, 23 %

• 4. Накопление и поддержание постоянства содержания кислорода в атмосфере • Ежегодно за счёт фотосинтеза в атмосферный воздух поступает от 70 до 120 млрд. т. О 2 • 5. Образование и сохранение озонового экрана • 6. Парниковый эффект

Методы определения интенсивности фотосинтеза • 1. Учет органических продуктов фотосинтеза • 2. Газометрические

Методы определения интенсивности фотосинтеза • Интенсивность фотосинтеза измеряется в мг СО 2, поглощенного 1 г. растительной ткани за 1 час или: • количеством О 2, выделенного той же массой за 1 час • Продуктивность фотосинтеза измеряется количеством сухих веществ, образовавшихся в листе за единицу времени