Влияние света на процесс фотосинтеза
Курсовой проект - Биология
Другие курсовые по предмету Биология
Курсовая работа
по физиологии растений
Влияние на свету инфильтрованных дисков из листьев
Введение
Бесконечна сложна и разнообразна жизнь. Австралийские эвкалипты поднимаются ввысь на 150 м, а ряска, покрывающая пруды, достигают всего лишь 1 мм. Американская секвойя имеет в обхвате 46 м, а поперечник одноклеточной водоросли не превышает и десятой доли миллиметра. Однако как бы сложна и многообразна ни была жизнь, она представляет собой единый процесс беспрерывного превращения энергии, вещества и формы. Источником энергии является Солнце. Порывы урагана и тихий шепот листвы, грациозный бег антилопы и нежная улыбка ребенка, летящий самолет и мысль ученого - все это процессы, идущие за счет энергии, посылаемой на Землю Солнцем. Понадобились усилия многих пытливых исследователей, чтобы установить, что именно зеленое растение является посредником, связывающим лучистую энергию Солнца с жизнью на Земле. Выдающемуся ученому, автору работы Солнце, жизнь и хлорофилл, К.А. Тимирязеву наука и человечество всегда будут обязаны своими знаниями о космической роли растения, о его незаметной, но незаменимой роли на Земле. Но и много раньше, еще в древности, зависимость жизни от растений и Солнца уже была подмечена. До нас дошли сказания об умирающих осенью и воскресающих весной божествах - Адонисе у финикиян, Озирисе у египтян, Митре у древних персов, олицетворяющих бога Солнца и растительности. Растение явилось истинным Прометеем, передавшим силу, свет и тепло солнечных лучей людям; оно явилось и до сих пор является тем живым Атлантом, на котором покоится по существу весь многообразный мир живых существ.
Свет - один из наиболее важных для жизни растений абиотических факторов. Его роль определяется, прежде всего, особой позицией растений в биосфере как автотрофов, образующих органическое вещество из простых неорганических соединений с использованием для синтеза энергии солнечного излучения (недаром этот процесс назван фотосинтез). Подчеркивая, что жизнь зеленых растений невозможна без света, К.А. Тимирязев образно назвал их детьми Солнца. Свет оказывает на растения и значительное формообразующее действие, как форма роста, внутренняя структура тканей листа, величина хлоропластов и их расположение в клетках и т.д. С некоторыми особенностями светового режима тесно связано географическое распространение растений.
1. Свет и его экологическое значение в жизни растений
.1 Спектральный состав лучистой энергии солнца
Важнейшей особенностью процесса фотосинтеза является то, что он протекает с использованием энергии солнечного света.
Лучистая энергия - это энергия электромагнитных колебаний, которая характеризуется определенной длиной волны, частотой колебания и скоростью распространения.
Таблица 1 Характеристика отдельных участков спектра
ЦветДлина волны в нмЧастота, в ГцЭнергия, в кДж на 1 моль квантовУльтрафиолетовый Фиолетовый Синий Зеленый Желтый Оранжевый Красный Инфракрасный400 400-424 424-491 491-550 550-585 585-647 647-740 74011,81014 7,811014 6,521014 5.771014 5,171014 4,841014 4,411014 2,141014471,4 292,0 260,6 230,5 206,6 193,6 176,4 85,5
Согласно первому закону фотохимии, только поглощенные лучи могут быть использованы в химических реакциях. В том случае, если реагирующие молекулы бесцветны и не поглощают свет, фотохимические реакции могут идти только в присутствии специальных веществ - сенсибилизаторов. Сенсибилизаторы - вещества, поглощающие энергию света и передающие ее на ту или иную бесцветную молекулу
Положение о том, что в процессе фотосинтеза могут быть использованы только поглощенные лучи солнечного света, впервые получило экспериментальное подтверждение в опытах К. А. Тимирязева. Он показал, что процесс усвоения СО2 на свету представляет собой фотохимический процесс и подчиняется законам фотохимии. В процессе фотосинтеза на место связей, обладающих малым запасом энергии, таких, как О-Н, С-О, создаются связи С-С, благодаря этому свободная энергия системы повышается. Эта энергия представляет собой трансформированную солнечную энергию. Опыты К. А. Тимирязева ясно показали, что процесс фотосинтеза проходит именно в тех лучах, которые поглощаются хлорофиллом. Хлорофилл является оптическим сенсибилизатором, поглощающим энергию света и передающим ее на молекулы Н2О и СО2. Определяя интенсивность процесса фотосинтеза в различных лучах солнечного спектра, К. А. Тимирязев показал, что наиболее интенсивное усвоение углекислоты наблюдается в красных лучах. Затем по направлению к зеленой части спектра процесс фотосинтеза постепенно ослабевает. В зеленых лучах фотосинтез минимальный. Зеленые лучи хлорофиллом почти не поглощаются. В сине-фиолетовой части спектра наблюдается второй подъем интенсивности фотосинтеза. Таким образом, если представить себе интенсивность фотосинтеза в виде кривой, то она будет иметь два максимума соответственно двум максимумам поглощения хлорофилла. Ряд пиков энергии фотосинтеза соответственно отдельным линиям поглощения хлорофилла не наблюдается, так как хлорофилл в хлоропластах находится в такой концентрации, при которой, линии поглощения частично сливаются и образуются два основных максимума. Интенсивность процесса фотосинтеза в различных участках спектра получила название спектра действия. Можно сделать вывод, что спектр поглощения хлорофилла и спектр дейст?/p>