Энциклопедия «Биология» (без иллюстраций)

У растений в результате фотопериодизма (гл. обр. в листьях) образуются фитогормоны, влияющие на многие физиологические процессы. Напр., картофель при укорачивании светового дня быстрее переходит к клубнеобразованию, а табак при удлинённом дне даёт большую фитомассу. Явление фотопериодизма используется в селекции растений.

ФОТОСИНТЕЗ, образование клетками растений органического вещества из углекислоты и воды при участии энергии света. Характерная особенность клетки зелёного растения – присутствие пластид – мелких белково-липидных телец, несколько более плотных, чем окружающая их плазма, в основном дискообразной формы. Пластиды, содержащие хлорофилл, называются хлоропластами или хлорофилловыми зёрнами. Хлоропласты резко реагируют на освещение, хлорофилл образуется в них только на свету. Благодаря хлоропластам в зелёных растениях совершается процесс органического синтеза при непосредственном воздействии лучистой энергии солнца, поглощаемой хлорофиллом. В этот процесс вовлекаются углекислый газ (СО2), проникающий вместе с атмосферным воздухом в зелёные ткани растения (гл. обр. в листья), и вода с растворёнными в ней минеральными веществами, подаваемая в листья из почвы через корневую систему. Углекислый газ проникает в лист через устьица и по межклеточникам достигает клеток, содержащих хлоропласты. Там он приходит в соприкосновение с хлоропластами и содержащимся в них хлорофиллом.

В результате сложных реакций, совершаемых с участием энергии света, кислород возвращается в атмосферу, а в растении образуются первичные продукты фотосинтеза – глюкоза и фруктоза, относящиеся к простым, легко растворимым моносахаридам (углеводам). Затем глюкоза превращается в крахмал, являющийся запасным углеводом, необходимым для жизнедеятельности растения. Хлорофилл, будучи поглотителем солнечной энергии, обладает избирательной способностью. Солнечный луч состоит из крайних, не воспринимаемых глазом инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, и средней, видимой, части спектра. Все лучи, за исключением инфракрасных, в разной степени поглощаются хлорофиллом. Наиболее полно идёт поглощение красно-оранжевых и синих лучей. Поглощённая хлорофиллом лучистая энергия направляется им на разрыв молекул воды и углекислоты и на ряд других реакций. Сам по себе солнечный свет не разлагает углекислоту и воду, это возможно только при наличии хлорофилла.

Открытие фотосинтеза – одно из важнейших научных открытий 1-й пол. 19 в. Его связывают с именем Д. Пристли, который в 1771 г. показал, что зелёные растения улучшают воздух, «испорченный» дыханием. Позднее другими учёными была доказана необходимость участия в этом процессе энергии света, осуществлены эксперименты, подтвердившие, что зелёное растение разлагает углекислый газ, усваивая при этом углерод и выделяя кислород. Было установлено, что в результате газообмена происходит прирост сухого вещества, т. е. осуществляется воздушное питание зелёного растения. Физиолог А.С. Фаминцын показал возможность протекания фотосинтеза при искусственном освещении, а К.А. Тимирязев раскрыл энергетические закономерности фотосинтеза как процесса использования света для образования органических веществ в растении, установил зависимость фотосинтетических процессов от спектрального состава солнечного света. К фотосинтезу способны и некоторые бактерии.

ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ, осуществляют фотосинтез при участии пигментов – хлорофиллов, используя энергию света. У одних фотосинтез сопровождается выделением кислорода (оксигенные бактерии), у других нет (аноксигенные фототрофы). Оксигенные бактерии представлены цианобактериями (см. Синезелёные водоросли), они, как все водоросли, содержат хлорофилл а. Аноксигенные фототрофы содержат различные формы бактериохлорофиллов, к ним относят зелёные и пурпурные серные бактерии, пурпурные несерные бактерии.

Зелёные и пурпурные серные бактерии в фотосинтезе вместо воды используют сероводород, пурпурные несерные бактерии в качестве донора электронов используют органические соединения. Пурпурные серные бактерии внутри своих клеток запасают серу, встречаются в пресных и солёных водоёмах, серных источниках, образуя пурпурные налёты на иле или окрашенные слои воды. Среди них есть как подвижные, так и неподвижные формы.

Зелёные серные бактерии – группа очень мелких бактерий разной морфологии. Живут в строгих анаэробных условиях, серу в клетках не накапливают, а выделяют её наружу. Большинство способно к азотофиксации.