Где у растения синтезируются органические вещества?

Главные «фабрики», вырабатывающие в растениях органические вещества, это листья. Но у многих растений - особенно у кактусов - листья редуцированы или отсутствуют вовсе. У этих растений синтез органических веществ протекает в стеблях. Вообще фотосинтез может происходить в любой части растений, в которой имеется хлорофилл, -в зеленых ветках, в черешках листьев, зеленых стеблях. Зеленый цвет - надежный показатель наличия хлорофилла, но и незеленые листья тоже могут содержать значительные его количества, просто в таких листьях хлорофилл маскируется другими пигментами.


Все ли листья одного растения получают одинаковое количество света?

Если взглянуть на деревья, кустарники и другие высокие растения со стороны, то расположение их ветвей и листьев покажется беспорядочным. Но если бы мы могли посмотреть на них сверху, то убедились бы, что все они - даже самые высокие деревья - составляют почти сплошную зеленую поверхность, где практически каждый лист получает одинаковый доступ к солнечному свету. Без света листья функционировать не могут, и те из них, к которым совсем не проникает свет, в конце концов отмирают. Такая саморегуляция протекает у деревьев непрерывно и касается не только листьев, но даже крупных ветвей (нечто вроде обрезки, производимой самим деревом).

У некоторых растений внутри листьев постоянно происходят изменения: хлоропласты - структуры, содержащие хлорофилл, - перемещаются внутри клеток. Чтобы получать больше света, они поворачиваются так, что их плоская сторона оказывается обращенной к его источнику. Если свет слишком ярок, хлоропласты поворачиваются к нему ребром или уходят глубже внутрь клеток.


Что такое фотосинтез?

Растения синтезируют органические вещества из самого простого сырья - из воды и двуокиси углерода. Поставщиком воды являются корни, а двуокись углерода, содержится в воздухе и попадает в листья через поры (устьица). Из этих двух составляющих растения синтезируют простые сахара, затем из них (в организме самих растений или питающихся ими животных) строятся более сложные сахара, крахмал, белки и жиры.



Этот процесс называется фотосинтезом (в переводе означает «соединение при помощи света»). Свет - солнечная энергия - поглощается растением и преобразуется в химическую энергию, заключенную в молекулах сахара.

Процесс фотосинтеза происходит за долю секунды. Свет попадает на лист, часть его энергии поглощается зеленым пигментом хлорофиллом. Хлорофилл выполняет главную роль в фотосинтезе, выступая в качестве катализатора в химических реакциях. В процессе фотосинтеза происходит разложение воды на водород и кислород. Далее кислород выделяется в качестве побочного продукта, а водород вступает в реакцию с двуокисью углерода, в результате образуются простые сахара, которые, растворяясь в воде разносятся по всему растению.


Может ли фотосинтез происходить вне растений?

Зеленый хлорофилл растений неоднороден. Существует по меньшей мере десять его разновидностей, и каждая играет определенную, роль в процессе фотосинтеза. Когда ученые детально разберутся в том, как функционирует каждый тип хлорофилла, станет возможным создание искусственных фотосинтетических мембран, с более высокими качествами, чем у растений. Они будут синтезировать органические вещества из двуокиси углерода и воды за счет солнечной энергии.


Выделяют ли растения по ночам опасный газ?

Много лет назад, когда к изучению химических процессов, протекающих в растениях, только еще приступали, людям стало казаться, что растение - это своего рода природный доктор, представленный в двух ипостасях-доброй и злой. И хотя они уже знали, что в течение дня все здоровые растения выделяют огромное количество кислорода, их беспокоило, что по ночам они выделяют двуокись углерода (углекислый газ). Комнатные растения было принято выставлять из спален, где находился больной человек.

Как и всякие живые существа, растения дышат, потребляя кислород и выделяя углекислый газ. Дыхание растений не прекращается ни днем, ни ночью, но днем выделяемая двуокись углерода используется в фотосинтезе. Ночью углекислый газ выделяется в воздух, но совсем не в опасных количествах.


Как регулируется газообмен листа?

Газы поступают в лист и выделяются из него через особые поры, так называемые устьица. Как правило, устьица расположены на нижней стороне листа, но у некоторых растений они располагаются и на верхней стороне. У водяных лилий и других растений, листья которых плавают на воде, все устьица расположены на верхней стороне, которая дышит воздухом.

Устьице состоит из двух клеток, по форме напоминающих боб. Поскольку эти клетки содержат хлорофилл, в них на свету протекает фотосинтез. В течение дня в клетках накапливаются сахара и это притягивает в них воду. По мере поступления воды тонкие наружные стенки клеток растягиваются (как у воздушного шарика, когда его надувают) и тянут за собой жесткие внутренние стенки - отверстие открывается. В это время кислород выделяется из .виста, а двуокись углерода в него поступает.


Строение листьев растений

Форма и размеры листьев бесконечно разнообразны. Однако все листья выполняют одну и ту же главную функцию: в них протекает синтез органических веществ.

Жилки листа играют роль распределительной системы, разнося по листу воду вместе с растворенными в ней питательными веществами и забирая из него продукты фотосинтеза. У широколистных деревьев жилки образуют сильно разветвленную сеть, поддерживающую лист в развернутом состоянии.

Различаются листья и по своему расположению на ветке. Они могут расти напротив друг друга (как у клена) или же чередуясь. У некоторых широколистных деревьев листья сложные: от присоединенного к ветке черешка отходит много мелких листочков.


Разные растения, разные листья

Основные типы листорасположения показаны на рисунке внизу. Листья можно также отнести к одной из двух крупных групп - простые или сложные, а затем уже классифицировать по форме и структуре.

Разные формы листьев растений


Листья широколистных деревьев

Если срез листа рассмотреть под микроскопом, станет видно, что его структура неоднородна. Верхний слой - это тонкая водозащитная оболочка, кутикула, под которой лежит слой прозрачных клеток эпидермиса. Под эпидермисом расположен слой длинных, плотно прижатых друг к другу клеток, содержащий множество хлоропластов, - палисадная ткань. Под этим слоем находятся рыхлые клетки губчатой ткани, по которой свободно циркулируют вода и газы. Через бесчисленные поры (устьица) нижнего эпидермиса газы и влага поступают в лист и выходят из него.

Схема листа широколистных деревьев


Иглы хвойных растений

Хотя иглы хвойных выполняют те же функции, что и листья широколистных деревьев, их структура совершенно иная. К примеру, от верхушки до основания иглы практически одинаковы, а снаружи они тверже и покрыты восковым налетом для сокращения потерь воды. Вечнозеленые деревья сохраняют листья круглый год, и фотосинтез не прерывается.

Строение игл хвойных растений