Jak se nazývá proces, při kterém listy žloutnou?

Fotosyntéza (Řecky φῶς – „světlo“ a σύνθεσις – „spojení“, „skládání“, „vazba“, „syntéza“) je jedním z nejdůležitějších procesů v přírodě, který zajišťuje život na Zemi. Jedná se o chemický proces přeměny světelné energie na energii chemických vazeb organických látek za účasti fotosyntetických pigmentů [1].

Je hlavním zdrojem organické hmoty pro všechny rostliny a také základem výživy mnoha zvířat. Fotosyntéza označuje chemické reakce, které probíhají v buňkách zelených rostlin a některých bakterií pod vlivem světla [2].

Během fotosyntézy se světelná energie přeměňuje na chemickou energii, která se používá k syntéze organických molekul nazývaných glukóza. Hlavní složkou tohoto procesu jsou chlorofylové pigmenty, které jsou schopny absorbovat světlo různých vlnových délek. Když chlorofyl absorbuje světlo, uvolňuje elektrony, které se začnou pohybovat podél elektronických obvodů fotosystémů. To vede k štěpení molekul vody na kyslík a protony a také k tvorbě ATP, hlavního nositele energie v buňkách [3].

Fotosyntéza není důležitým procesem pouze pro rostliny, ale má také globální význam pro celou biosféru. Zajišťuje tvorbu kyslíku nezbytného pro život na Zemi a také snižuje koncentraci oxidu uhličitého v atmosféře. Kromě toho hraje klíčovou roli v potravním řetězci fotosyntéza, která zajišťuje energetickou výživu pro všechny organismy. Studium mechanismu fotosyntézy pomáhá prohloubit naše chápání principů živých systémů a může mít velký význam pro vývoj nových metod využití sluneční energie [4].

Pro fotosyntézu potřebují organismy speciální pigmenty a fotosyntetické přijímače (antény). Antény absorbují světelná kvanta a přeměňují je na energii, která je následně využita k vytvoření elektrochemického gradientu H+ iontů na tělesných membránách [3].

Ve většině živých organismů, jako jsou rostliny a řasy, hrají chlorofyly roli antén. Chlorofyly jsou hlavními pigmenty, které absorbují světlo ve viditelné oblasti a přenášejí jeho energii pro fotosyntézu. Existují však i jiné organismy, které jako antény používají derivát vitamínu A, retinal. Toto je vzácnější případ, ale stále existuje [3].

Lze tedy rozlišit dva typy fotosyntézy: chlorofylovou a nechlorofylovou. Při fotosyntéze chlorofylu hrají chlorofyly klíčovou roli při pohlcování světla a jeho přeměně na energii. Při fotosyntéze bez chlorofylu plní podobnou funkci antény na bázi sítnice [2].

Historie studia fotosyntézy

Objev chlorofylu

V 1770. a 1780. letech 5. století provedl Joseph Priestley sérii experimentů ke studiu fotosyntézy. Do zapečetěné nádoby umístil hořící svíčku a živou krysu. Joseph si všiml, že se vzduch v nádobě „zkazil“, když svíčka přestala hořet a zvíře uvnitř se začalo dusit. Když však Priestley přidal do plavidla rostlinu, vzduch se “opravil”. Z toho usoudil, že rostliny produkují kyslík nezbytný pro dýchání a spalování. Priestley si však nevšiml, že rostliny pro tento proces potřebují světlo. Tento objev učinil později Jan Ingenhaus [XNUMX].

Postupem času se zjistilo, že rostliny kromě uvolňování kyslíku absorbují také oxid uhličitý a pomocí vody syntetizují organické látky za přítomnosti světla. Tento proces, známý jako fotosyntéza, je hlavním mechanismem, kterým rostliny získávají energii a produkují kyslík [5] .

V roce 1818 Pierre Joseph Pelletier a Joseph Bienemet Cavantou poprvé izolovali chlorofyly, čímž otevřeli dveře studiu fotosyntézy. Chromatografická metoda vyvinutá Michailem Semjonovičem Tsvetem umožnila separovat pigmenty a samostatně je studovat. V roce 1842 Robert Mayer navrhl, aby rostliny přeměňovaly energii slunečního světla na energii chemických vazeb na základě zákona zachování energie. V roce 1877 dal Wilhelm Pfeffer tomuto procesu název „fotosyntéza“ [6].

Kliment Arkadyevich Timiryazev, pokračující ve svém výzkumu, studoval absorpční spektra chlorofylu a dospěl k závěru, že absorbované paprsky zvyšují energii systému. Vyvrátil také předchozí názor, že fotosyntéza využívá pouze žluté paprsky, které nejsou pohlcovány listovými pigmenty. Podle jeho výzkumu jsou to právě absorbované paprsky, které vytvářejí vysokoenergetické vazby C-C, nahrazující slabé vazby C-O a O-H [7].

Klíčovými body pro pochopení procesu fotosyntézy se tak stal objev chlorofylu a studium jejich absorpčních spekter. Tyto objevy poskytují lepší pochopení toho, jak rostliny využívají sluneční energii k vytváření živin a udržení života [6] .

Umělé světlo a rostliny

Famitsyn, Andrej Sergejevič

Andrei Sergeevich Famintsyn významně přispěl ke studiu fotosyntézy. V roce 1868 poprvé experimentálně prokázal a vědecky doložil použití umělého osvětlení pro pěstování rostlin, kdy místo slunečního světla používal petrolejové lampy. Tento objev znamenal začátek nové éry zemědělské vědy, která umožňuje pěstovat rostliny bez ohledu na roční období a klimatické podmínky [8].

Stalo se tak díky metodě, kterou vytvořil pro účtování fotosyntézy založené na absorbovaném CO 2 >>: během experimentů na osvětlení rostliny světlem různých vlnových délek (různých barev) se ukázalo, že intenzita fotosyntézy se shoduje s absorpčním spektrem chlorofylu. Tento objev umožnil přesněji studovat procesy probíhající uvnitř rostlin během fotosyntézy [8].

Andrei Sergeevich Famitsyn byl první, kdo systematicky studoval procesy tvorby škrobu v rostlinných tkáních pod vlivem světla. Zjistil, že světlo hraje důležitou roli při tvorbě této látky, která je hlavní zásobní živinou pro rostliny. Tento objev pomohl lépe pochopit mechanismy fotosyntézy a její vliv na tvorbu a akumulaci živin v rostlinách [9].

Kromě toho Famintsyn studoval vliv světla na tvorbu chlorofylu a jeho umístění v listech rostlin různých taxonů. Zjistil, že intenzita světla a jeho spektrální složení ovlivňují obsah chlorofylu v rostlinách. Tento objev se stal základem pro vývoj optimálních podmínek pro pěstování rostlin, které mohou zvýšit jejich výnos a kvalitu [10].

Koncepce redoxní povahy fotosyntézy

V roce 1931 Cornelis van Niel navrhl a prokázal koncept redoxní povahy fotosyntézy, zahrnující oba typy – kyslíkovou i anoxygenní. Zjistil, že fialové bakterie a zelené sirné bakterie provádějí anoxygenní fotosyntézu. Kyslík se v kyslíkové fotosyntéze tvoří výhradně z vody, což experimentálně potvrdil Alexander Pavlovič Vinogradov v roce 1941 ve svých izotopových značkách. V roce 1937 Robert Hill objevil, že proces oxidace vody a uvolňování kyslíku a také asimilace CO 2 >> lze oddělit. Tyto objevy vedly k většímu pochopení fotosyntézy a jejích mechanismů [10] .

V roce 1955 byl izolován a purifikován enzym ribulózabisfosfátkarboxyláza/oxygenáza, který hraje klíčovou roli v procesu fotosyntézy. Tento objev nám umožnil prohloubit naše chápání mechanismů fotosyntézy [8].

V roce 1961 byla Melvinu Calvinovi udělena Nobelova cena za jeho práci při odhalování podstaty procesu asimilace CO2 pomocí izotopů uhlíku na konci 1940. let. Tato práce byla průlomem ve studiu fotosyntézy. Také v letech 1954-1958 Daniel Arnon stanovil mechanismus světelných fází fotosyntézy, čímž doplnil Calvinův výzkum [9].

Fotosyntézu C1960 popsal v roce 4 Jurij Solomonovič Karpilov a další studie tohoto procesu představili v roce 1966 Marshall Davinson Hatch a Charles Roger Slack. Ukázali, že fotosyntéza C4 je účinný mechanismus, který umožňuje rostlinám přizpůsobit se horkým podmínkám a nedostatku vody.

Všechny tyto objevy a studie významně přispěly k našemu pochopení fotosyntézy a její role v životě rostlin. Umožnily odhalit mechanismy tohoto procesu a otevřely nové vyhlídky pro uplatnění fotosyntézy v různých oblastech, jako je zemědělství a energetika [10].

Přestože jsou mechanismy fotosyntézy studovány již řadu let, zůstává mnoho otázek a nevyřešených záhad. Vědci pokračují ve výzkumu, aby rozšířili naše znalosti o fotosyntéze a její roli v ekosystému. Každý nový objev výzkumníků pomáhá lépe pochopit a využít potenciál fotosyntézy pro různé aplikace, včetně vývoje nových zdrojů energie a zlepšených zemědělských postupů [8] .

Význam fotosyntézy pro evoluci

Předpokládá se, že fotosyntézu bez achlorofylu, při které se světelná energie ukládá ve formě chemické energie, prováděly archaea – nejstarší organismy. Při tomto procesu nevzniká žádné redukční činidlo (NADPH) a nefixuje se oxid uhličitý a energie se ukládá pouze ve formě ATP [1].

Chloroplasty v buňkách listů

Zhruba před 3,7-3,8 miliardami let se však objevily další organismy, nezávislé na archaea, jako jsou zelené a fialové bakterie a také další skupiny eubakterií. Tyto organismy měly jeden z fotosystémů, který jim umožňoval provádět anoxygenní fotosyntézu. V tomto procesu byly jako elektronové donory použity sloučeniny s nízkým redoxním potenciálem, jako je vodík, sulfidy a sirovodík, síra, sloučeniny železa (II) a dusitany. Je také možný cyklický tok elektronů kolem fotosystému [9].

V evoluci života na Zemi vznikla kyslíková fotosyntéza se dvěma fungujícími fotosystémy velmi brzy, přibližně před 3,5 až 2,4 miliardami let. Tento systém, charakteristický pro sinice, se stal základem pro vývoj chloroplastů u řas a vyšších rostlin v procesu endosymbiózy. Umožnil využít jako zdroj elektronů vodu, která je neomezeným dárcem elektronů s vysokým redoxním potenciálem. Voda má nejen vysoký redoxní potenciál, ale je také široce rozšířenou sloučeninou na Zemi. To byl klíčový moment ve vývoji fotosyntézy a přispěl k rozvoji života na planetě [9].

Od objevení se kyslíkových fotosyntetických organismů došlo k důležitému procesu – zvýšení obsahu molekulárního kyslíku na Zemi. Tento plyn, který je silným oxidačním činidlem, se začíná hromadit ve vodách světových oceánů, oxiduje horniny a přispívá k tvorbě ozonového štítu. V důsledku toho se v atmosféře planety hromadí kyslík. Tento proces, známý jako kyslíková katastrofa, má hluboký dopad na restrukturalizaci dávné redukční atmosféry Země a vytvoření moderní oxidační atmosféry [10].

Změny ve složení zemské atmosféry a přechod na oxidativní typ byly významnými událostmi, které ovlivnily vývoj života na planetě. Klíčovou roli v tomto procesu hrály kyslíkové fotosyntetické organismy, jako jsou sinice. Jejich schopnost produkovat kyslík prostřednictvím fotosyntézy vedla k postupnému zvyšování jeho obsahu v atmosféře. To následně vytvořilo podmínky pro vývoj složitějších organismů, které by mohly využívat kyslík pro svůj metabolismus [9].

Kyslíková katastrofa, způsobená zvýšenou hladinou kyslíku, vedla k významným změnám v prostředí. Oxidace hornin vedla ke vzniku nových minerálů a změnám v chemickém složení zemské kůry. Akumulace kyslíku v oceánu navíc přispěla ke změnám ve složení mořské vody a vývoji mořské fauny [8].

Důležitým důsledkem kyslíkové katastrofy bylo vytvoření ozonového štítu. Ozon, vznikající ve stratosféře pod vlivem ultrafialového záření, chrání živé organismy před nebezpečnými účinky slunečního záření. Díky tomu se stal život na souši možným pro složitější organismy [8].

Vznik systému kyslíkové fotosyntézy měl tedy velký význam pro vývoj Země a formování moderní atmosféry. Kyslíková katastrofa a přechod na oxidační typ atmosféry otevřely nové možnosti pro rozvoj života a staly se klíčovými událostmi v historii naší planety [10].

Díky vytvoření ozónové vrstvy, která je přirozeným štítem, který nás chrání před nebezpečným ultrafialovým zářením, se umožnil vznik života na souši. To byl skutečný průlom v evoluci, který byl doprovázen nejen změnami v hydro-, litho- a atmosféře, ale také významnými proměnami v biosféře [10].

Jedním z hlavních důsledků tvorby ozonové vrstvy je hromadění kyslíku v atmosféře. To vedlo ke změně z dominantních anaerobních komunit na aerobní. Život na Zemi se stal závislým na kyslíku a aerobních procesech, což otevřelo nové možnosti pro evoluci organismů [9].

Vznik ozonové vrstvy tak měl globální dopad na život naší planety. Nejenže umožnila životu dostat se na pevninu, ale také vedla k významným změnám v biosféře. Tento proces pokračuje dodnes [10].

Fotosyntéza, která je ekologickým faktorem tvořícím prostředí v biosféře, je přímo závislá na vnějších faktorech prostředí. Jeho účinnost je dána interakcí fotosyntetických rostlin se specifickými podmínkami prostředí. Se znalostí podmínek prostředí je možné regulovat produktivitu rostlin v různých přírodních a klimatických pásmech zemědělské výroby.

Poznámky

↑ 1,01,1Fotosyntéza(nespecifikováno) . BRE. Datum přístupu: 26. července 2023.
↑ 2,02,1Alyokhina N.D. Fyziologie rostlin / Ermakov I.P. – M.: Akademie, 2007. – 636 s. — ISBN 978-5-7695-3688-5.
↑ 3,03,13,2Yakushkina N.I. Fyziologie rostlin. – M.: VLADOS, 2005. – 463 s. — ISBN 5-691-01353-X.
↑Ivanov V.B., Plotnikova I.V., Zhivukhina E.A. Workshop o fyziologii rostlin. – M.: Akademie, 2004. – 141 s. — ISBN 5-7695-1744-1.
↑ 5,05,1Gavrilenko V.F. Velký workshop o fotosyntéze. – M.: Akademie, 2003. – 254 s. — ISBN 5-7695-1110-9.
↑ 6,06,1Treťjaková N.N. Workshop o fyziologii rostlin. – M.: KolosS, 2003. – 288 s. — ISBN 5-9532-0058-7.
↑Timiryazev Kliment Arkadevich(nespecifikováno) . BRE. Datum přístupu: 26. července 2023.
↑ 8,08,18,28,38,48,5Plotnikova I.V., Zhivukhina E.A., Mikhalevskaya O.B. Workshop o fyziologii rostlin. – M.: Akademie, 2001. – 141 s. — ISBN 5-7695-0668-7.
↑ 9,09,19,29,39,49,5Ermáková I.P. Fyziologie rostlin. — 2007.
↑ 10,010,110,210,310,410,510,6Artamonov V.I. Zajímavá fyziologie rostlin. – M.: Agropromizdat, 1991. – 336 s. — ISBN 5-10-001829-1.

reference

Tento článek je jedním z dokončených článků a je kandidátem na platnost od 28. července 2023.

Tento článek má stav „připraveno“. To sice nevypovídá o kvalitě článku, ale hlavní téma už dostatečně pokryl. Pokud chcete článek vylepšit, klidně jej upravte!

Stránky využívající magické odkazy ISBN
Knowledge.Wiki: Hotové články v abecedním pořadí
Knowledge.Wiki: Hotové články o biologii
Knowledge.Wiki: Kandidáti na dobré články
Všechny články
Fotosyntéza

Je extrémně nepříjemné vidět naši oblíbenou pokojovou rostlinu se zažloutlými listy. V hlavě se mi okamžitě vyrojí spousta otázek. Bojíme se ztráty její krásy a zdraví. Udělejme si malou analýzu.

Listy rostlin jsou základem pro zajištění procesu fotosyntézy. Obsahují nejvíce chlorofylu, fotosyntetického pigmentu. Je to on, kdo má zelenou barvu. Složitý proces fotosyntézy je reakce, při které se absorbovaná sluneční energie za přímé účasti vody využívá k přeměně oxidu uhličitého na organické živiny, především cukry. Které slouží k další výživě rostliny. List zežloutne, když je tento pigment (chlorofyl) z nějakého důvodu zničen.

Listy pokojových rostlin, důvody žloutnutí:

Přirozená smrt listu. Životnost listů je dána druhem rostliny. Ve středním Rusku listnaté stromy a keře, stejně jako trávy, každoročně mění své listy. I u stálezelených rostlin se životnost listů pohybuje od 6 měsíců do několika let. Pokojové rostliny proto ztrácejí listy, stejně jako lidé o vlasy. Staré odumírají, nové rostou. Změna období aktivního růstu na období klidu. Některé stálezelené rostliny mají také tendenci v přechodném období shazovat malé množství listů. Přirozená smrt listu se zpravidla kryje se začátkem období vegetačního klidu. Nedostatečná zálivka. Listy i celá rostlina přitom ztrácejí celkový tón, listy se začínají svinovat do trubičky, spodní listy žloutnou a odumírají jako první. Funkce zavlažování silně závisí nejen na druhu rostliny, ale také na ročním období, teplotě, vlhkosti vzduchu a sluneční aktivitě. Nadměrné zalévání. V tomto případě opadávají staré i mladé listy. Na špičkách začínají žloutnout. Ze země vychází kyselý zápach. Přebytečnou vodu je vždy lepší odstranit z podšálku hrnce půl hodiny po zalití. Během této doby rostlina absorbuje potřebnou vlhkost a kořeny nebudou hnít. Nedostatečné osvětlení. V tomto případě začnou ty listy, které čelí temné straně, žloutnout. Stačí zvýšit množství světla, aniž byste to přeháněli. Pokud není možné květinu přiblížit k oknu, pořiďte si umělý zdroj světla, nejlépe zářivku. Úžeh. V tomto případě list nezežloutne, ale okamžitě zhnědne. A ne úplně, ale v zónách nebo dokonce skvrnách. Hnědé otoky a loupání jsou možné. Musíte vědět více o tomto konkrétním druhu a jeho schopnosti odolávat přímému slunečnímu záření. Nedostatečná vlhkost. V tomto případě jsou příznaky podobné těm, které se vyskytují při nedostatečném zavlažování. Rostlina vadne, tón klesá, listy klesají, špičky hnědnou. Je nutné zvýšit vlhkost vzduchu. Už jsme psali několikrát a znovu vám připomeneme: Lidem a většině rostlin stačí 50% vlhkost. V běžných panelových domech taková vlhkost není. Proto musí být uměle vytvořen zvlhčovači vzduchu. Nemoci. Hnití kořenů, virová onemocnění, usazování parazitů v půdě – to vše vede k tomu, že listy pokojových rostlin ztrácejí sílu a vadnou. Virová onemocnění často neprodukují přirozené žluté světlo, ale tečkovanou černotu, otoky na listech – ohniska onemocnění. Trpí-li kořenový systém, uschne celá rostlina. Je nutné provést důkladný rozbor, léčbu, případně transplantaci. Přejeme vašim zeleným mazlíčkům, aby zůstali vždy zdraví.