Работы Тимирязева по фотосинтезу

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:

1. только поглощаемые хлорофиллом лучи производят работу, т. е. процесс фотосинтеза;
2. фотосинтез пропорционален поглощению лучей, т. е. чем больше поглощение лучей зеленым листом, тем больше величина фото­синтеза;
3. 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. Материал с сайта http://worldof.school

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.

Таким образом, научная деятельность Тимирязева блестяще утверди­ла материалистические позиции в науке, обогатила ее новыми фактами и ме­тодами работы и на долгие годы определила все направление научной мыс­ли в этой области знания.

На этой странице материал по темам:

• Реферат по биолоии на тему темерзев

• Тимирязев вклад в экологию

• Вклад в развитие биологии тимирязева

• Тимирязев вклад в биологию кратко

• Сообщение о тимирязеве и его растениях кратко