Ботаника. Работами К. А. Тимирязева
 Скачать 17.05 Kb.
|
|
2.Вклад в ботанику К.А. Тимирязева Обратимся к ознакомлению с работами К. А. Тимирязева и с вкладом, который он сделал в науку. Когда Тимирязев вступал на научное поприще, то основным нерешенным вопросом в области фотосинтеза был вопрос о том, подчиняется ли этот процесс закону сохранения энергии или организмы не подчиняются этому основному закону природы. Последний взгляд давал повод к идеалистическим выводам об особой природе живых организмов, т. е. давал простор виталистическим измышлениям о наличии особого нематериального начала — жизненной силы, которая управляет организмом. Крупный физик того времени Дрэпер ставил опыты с определением интенсивности фотосинтеза в лучах различной длины волны. Как нам уже известно, хлорофилл лучше всего поглощает красные лучи. Между тем Дрэпер обнаружил наибольший фотосинтез в желтых и оранжевых лучах. Получалось явное несоответствие между количеством поглощенной энергии и произведенной работой, т. е. несоответствие закону сохранения энергии. Молодой Тимирязев не побоялся выступить против мнения крупного физика. Правда, выступил он во всеоружии знаний после нескольких лет тяжелой и упорной работы. Тимирязев показал, что вывод Дрэпера покоится на грубой методической ошибке. При использовании монохроматического света, т. е. света одной длины волны (красного, синего и т. д.), очень трудно получить свет достаточной интенсивности, чтобы шел процесс фотосинтеза. Поэтому Дрэпер и пользовался широко открытой щелью спектроскопа, так как при этом получается свет большей интенсивности. При такой постановке опыта, как это обнаружил Тимирязев, получается нечистый монохроматический свет. К желтым лучам примешиваются при этом красные и другие лучи. Таким образом, Дрэпер фактически вел опыт не в оранжевом, а в белом свете. Для того чтобы правильно провести опыт, Тимирязев усовершенствовал методику газового анализа, что и позволило ему производить анализ газа в очень малых объемах при чрезвычайно малой их концентрации и таким образом устанавливать разложение углекислоты при очень малой интенсивности света. Пользуясь разработанным им методом газового анализа, Тимирязев смог воспользоваться чистым монохроматическим светом при помощи узкой щели в спектроскопе. В результате своего исследования Тимирязев установил следующие три положения: только поглощаемые хлорофиллом лучи производят работу, т. е. процесс фотосинтеза; фотосинтез пропорционален поглощению лучей, т. е. чем больше поглощение лучей зеленым листом, тем больше величина фотосинтеза; на процесс фотосинтеза растение использует лишь небольшую часть поглощенных лучей (от 1 до 3 процентов). Таким образом, работы Тимирязева выяснили полную приложимость закона сохранения энергии к процессу фотосинтеза. Кроме того, стала ясной фотохимическая природа фотосинтеза.Тимирязев установил наличие двух максимумов фотосинтеза, а именно: один — в наиболее поглощаемых красных лучах и второй, меньший максимум — в сине-фиолетовых лучах. Очень важным явилось положение Тимирязева о небольшом коэффициенте использования поглощенной растением солнечной энергии. Правда, величина коэффициента сильно возрастает при ослабленном освещении, но все же в большинстве случаев коэффициент этот очень низок. Тем не менее зеленое растение является единственным источником использования солнечной энергии на земле и дает возможность существовать всему остальному органическому миру, лишенному хлорофилла. Тимирязев как дарвинист был глубоко убежден, что приспособление растения к красному свету не случайно. По его мнению, растение приспособилось к свету, наиболее подходящему для фотосинтеза, т. е. к свету, содержащему наибольшее количество энергии. Это убеждение Тимирязев отстаивал даже вопреки мнению современных ему физиков, считавших зеленые лучи содержащими наибольшее количество энергии. Мысль эту Тимирязев доказывал своими вычислениями, которые ему показали, что крутизна волны в красном свете значительно больше, чем в других лучах. Современная наука целиком подтвердила справедливость мнения Тимирязева и соответствие его квантовой теории света. По квантовой теории, лучистая энергия распространяется в виде сгустков энергии — квант. Фотохимические реакции идут пропорционально числу квант, по одной кванте на молекулу. Величина квант весьма различна, уменьшаясь от сине-фиолетового к красному концу спектра. Таким образом, в красных лучах на единицу поверхности в единицу времени падает большее число квант, чем в других лучах спектра. Иными словами, одна калория лучистой энергии в красной части спектра содержит большее число квант, чем в сине-фиолетовой. В то же время фотохимическая активность обусловлена не величиной, а числом квант. Стало быть, красная часть спектра, несущая большее число квант в единицу времени на единицу поверхности, будет более активна, чем всякая другая часть видимого света. Все это и объясняет выясненную Тимирязевым высокую активность красного света в процессе фотосинтеза. 3.Основные ступени эволюции растений. 10.Устройство увеличительных приборов и правила работы с ними. |