Вклад Тимирязева в изучение фотосинтеза

Большой вклад Тимирязева в изучение фотосинтеза. До работ К. А. Тимирязева господствовало мнение, что процесс фотосинтеза быстрее всего протекает в желтых, наиболее ярких лучах солнечного спектра. Однако желтые лучи незначительно поглощаются хлорофиллом и поэтому сохраняют свойственную им энергию даже после прохождения через лист растения.

Процесс фотосинтеза в различных участках светового спектра

Представление о большей скорости фотосинтеза в желтых лучах не соответствовало закону сохранения энергии. К. А. Тимирязев доказал неправильность этого положения путем более точного определения фотосинтеза растений в различных участках светового спектра.

Для этого он пропускал солнечный свет через призму с узкой щелью (что позволило получить монохроматический свет) и отбрасывал его на лист гортензии.

Монохроматический свет
Монохроматический свет

 

Оказалось, что на участке листа, освещенном красным светом, наблюдалось обильное образование крахмала, много крахмала было также и в сине-фиолетовой части спектра, т. е. там, где идет наиболее интенсивное поглощение света хлорофиллом.

Этот опыт показал, что закон сохранения энергии распространяется и на процесс фотосинтеза: чем интенсивнее идет поглощение энергии, тем больше усваивается углекислого газа.

Разработанная физиками квантовая теория света объяснила максимальную интенсивность фотосинтеза в красных лучах.

В настоящее время установлено, что свет распространяется в виде сгустков энергии — квантов. Величина кванта зависит от длины волны: чем больше длина волны, тем меньше величина, кванта.

Длинноволновые красные лучи имеют малую величину квантов, но их количество больше, чем в коротковолновых (сине-фиолетовых) лучах, имеющих более крупные кванты. Таким образом, красная часть спектра, несущая большое число квантов в единицу времени на единицу поверхности, будет фотохимически более продуктивна, чем всякая другая часть спектра.

Исследования К. А. Тимирязева показали также, что не вся падающая на лист энергия полностью им поглощается: часть ее отражается или проходит без поглощения через лист (зеленые и крайне-красные лучи спектра).

Количество отраженного и прошедшего без поглощения света у разных растений различно.

Вклад Тимирязева в изучение фотосинтеза
Количество поглощенного и отраженного света у разных растений различное

Оно зависит от свойств отражающей свет кутикулы листа, от толщины листа и интенсивности его зеленой окраски, (подробнее: Процесс фотосинтеза в листьях растений).

В среднем можно принять, что лист поглощает около 85— 90% падающей на него энергии. Но не вся поглощенная хлорофиллом энергия полностью используется в процессе фотосинтеза.

Большая часть поглощенной энергии (до 90% и более); переходит в тепловую, способствуя переходу воды в парообразное состояние в процессе транспирации или повышая температуру листа. Коэффициент использования лучистой энергии на образование органического вещества невелик и составляет 1— 5%, лишь в исключительных случаях достигая 10%.

 

Получать интересное на почту

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *