Sąvokos:
fotosintezė, chlorofilas, lapų mozaika, transpiracinė srovė
Šioje temoje jūs:
- sužinosite, kokiam procesui vykstant augalai pasigamina maisto medžiagų;
- išsiaiškinsite, kokioms sąlygoms esant vyksta fotosintezė;
- išanalizuosite, kuriuose augalo organuose vyksta fotosintezė;
- išmoksite užrašyti fotosintezės reakcijos lygtį;
- atliksite praktinę veiklą, parodančią, kaip vyksta fotosintezės procesas.
Jau žinote, kad augalams taip pat reikia maisto medžiagų. Kaip manote, iš kur augalai jų gauna? Prisiminkite, kodėl augalams svarbu šviesa ir vanduo.
Gyvuosiuose organizmuose vykstantiems procesams, pavyzdžiui, judėjimui, sudėtingų medžiagų (baltymų) gamybai, reikia energijos. Energija gaunama skaidant maisto medžiagas. Mes įvairių maisto medžiagų gauname iš maisto.
Fotosintezės eiga
Jau žinote, kad augalai ir gyvūnai maitinasi skirtingai. Augalai geba pasigaminti maisto medžiagų. Jų ląstelės turi chloroplastus, kuriuose dieną vyksta fotosintezė. Chloroplastuose yra organinės medžiagos – chlorofilo. Jis geba sugerti šviesos spindulius ir jų energiją panaudoti fotosintezės reakcijoms. Jeigu pro mikroskopą pažiūrėtume į augalo lapo pjūvį, pamatytume skirtingų formų ląsteles, sudarančias asimiliacinį audinį. Jo daugiausia rasime augalo lapuose. Šiame audinyje vyksta organinių medžiagų gamyba (2.5.1 pav.).
Kad vyktų fotosintezė, reikia šviesos, vandens, anglies dioksido ir atitinkamos temperatūros. Augalo šaknys iš dirvožemio siurbia vandenį su ištirpusiomis mineralinėmis medžiagomis, lapai iš aplinkos sugeria anglies dioksidą ir pašalina deguonies perteklių.
Lapų chloroplastuose iš vandens ir anglies dioksido saulės šviesoje gaminama organinė medžiaga angliavandeniai ir išskiriamas deguonis (2.5.2 pav.).
Fotosintezės reakcijos lygtis:
VANDUO + ANGLIES DIOKSIDAS + ŠVIESOS ENERGIJA →
→ ANGLIAVANDENIAI + DEGUONIS
Augalai yra prisitaikę vykdyti fotosintezę
Augalai maisto medžiagų pasigamina vykdydami fotosintezę. Jie yra prisitaikę tai atlikti.
Augalų lapai nevienodi, išsidėstę taip, kad kuo mažiau užstotų vienas kitą ir galėtų sugerti daugiau šviesos. Lapų išsidėstymas vienoje plokštumoje, kad gautų vienodai saulės šviesos, vadinamas lapų mozaika (2.5.3 pav.).
Augalai mažai judrūs, tačiau lapus gali pasukti į šviesą. Jeigu namuose turite kambarinių augalų, tikriausiai pastebėjote, kad, nugręžtas nuo lango, augalas po kiek laiko vėl atsisuka į šviesą (2.5.4 pav.). Lapai pasisuka taip, kad juose esantis asimiliacinis audinys būtų geriau apšviestas.
Jau skaitėte, kad fotosintezei būtinas vanduo. Jį augalas siurbia šaknimis iš dirvos, vandens apytakos indais neša per stiebą į lapus. Kaip tai vyksta?
Augalo šaknų siurbiamasis paviršius yra didelis, turi daug plonų išaugėlių – šakniaplaukių. Jais iš dirvos siurbiamas vanduo su mineralinėmis medžiagomis, todėl šaknyse susidaro didelis vandens slėgis. Lapų dengiamajame audinyje (dažniausiai apatiniame epidermyje) yra daug žiotelių, pro jas šalinami vandens garai, todėl vandens slėgis lapuose mažas. Dėl didelio vandens slėgio šaknyse ir mažo lapuose vandens indais vanduo kyla į lapus. Šis procesas vadinamas transpiracine srove (2.5.5 pav.).
Fotosintezė – gyvybiškai svarbus procesas
Pirmieji Žemėje fotosintezę vykdantys organizmai buvo vienaląsčiai. Jie gyveno vandenyje. Jų išskirtas deguonis pateko į Žemės atmosferą ir tai leido organizmams apsigyventi ne tik vandenyje, bet ir sausumoje.
Fotosintezė yra svarbi gyvybei, nes ji tiesiogiai arba netiesiogiai teikia maisto medžiagas gyviesiems organizmams. Augalais maitinasi augalėdžiai (kiškiai, voverės), o juos gaudo plėšrūnai (lapės, vanagai). Augalų nuokritomis minta skaidytojai (sliekai, vėdarėliai, grybai, bakterijos).
Deguonies reikia, kad organizmai turėtų kuo kvėpuoti. Be deguonies negali vykti oksidacijos ir degimo reakcijų. Prisiminkite: 6 klasėje mokėtės, kad degimas vyksta tik tada, kai yra deguonies.
Klausimai ir užduotys
- Įvardykite procesą, per kurį augalai pasigamina angliavandenių.
- Nurodykite, koks pigmentas, randamas chloroplastuose, yra svarbus angliavandeniams susidaryti.
- Nurodykite sąlygas, kurių reikia, kad vyktų fotosintezė.
- Paaiškinkite, kaip augalai apsirūpina vandeniu.
- Paaiškinkite, kaip lapai prisitaikę vienodai gauti saulės šviesos.
- Paieškokite informacijos internete, kaip išgyvena chloroplastų neturintys augalai.
Praktinė veikla
- Pažiūrėkite filmukus apie fotosintezę.
∘1 filmukas
∘ 2 filmukas
- Remdamiesi žiūrėta ir skaityta medžiaga, nubraižykite fotosintezės schemą ir ją paaiškinkinte.
- Pasidomėkite fotosintezės tyrimų istorija ir remdamiesi sužinota informacija paaiškinkite, kodėl vartotojai negalėtų išgyventi be fotosintezę vykdančių organizmų.
- Atlikite praktinį darbą „Ar fotosintezei reikalingas chlorofilas?“.
Augalai tik šviesoje vykdo fotosintezę, per kurią gaminami angliavandeniai, vėliau kaupiami kaip krakmolas.
Darbo tikslas: nustatyti, ar chlorofilas reikalingas fotosintezei.
Priemonės ir medžiagos: kambarinis augalas pelargonija, nepermatoma juostelė, jodo tirpalas, pipetė, arbatinis vandeniui užvirinti, spiritas, pincetas.
Darbo eiga:
- Ant pelargonijos lapo uždėkite nepermatomą juostelę ir pelargoniją laikykite šviesoje 24 valandas.
- Po 24 valandų pelargoniją dar parą laikykite tamsoje.
- Atlikite krakmolo testą:
3.1. Nuimkite nuo lapo juostelę, šį lapą nuskinkite ir įmerkite į verdantį vandenį (2.5.6 pav., a).
3.2. Iš verdančio vandens ištrauktą augalo lapą pamerkite į spiritą (2.5.6 pav., b). Taip išplausite chlorofilą, lapas praras žalią spalvą, liks rusvai gelsvos spalvos ruožas.
3.3. Tada lapą pamerkite į jodo tirpalą (2.5.6 pav., c).
- Aprašykite, ką pastebėjote.
- Paaiškinkite gautų tyrimų rezultatus.
Saugiai dirbkite:
- drabužiai ir plaukai turi būti tvarkingi, kad netrukdytų atlikti tiriamojo darbo;
- dirbkite neskubėdami ir atsargiai, kad nesusižeistumėte;
- dirbdami būkite atidūs, kad nesupainiotumėte mėginių ir jūsų bandymas pavyktų;
- baigę darbą, nepamirškite susitvarkyti darbo vietos.
Apibendrinimas
- Augalų ląstelės vykdo fotosintezę ir pasigamina organinių medžiagų.
- Fotosintezės reakcijos lygtis:
VANDUO + ANGLIES DIOKSIDAS + ŠVIESOS ENERGIJA → ANGLIAVANDENIAI + DEGUONIS
- Lapų išsidėstymas vienoje plokštumoje, kad gautų vienodai saulės šviesos, vadinamas lapų mozaika.
- Gyvūnų ląstelės naudoja kitų organizmų pagamintas maisto medžiagas.
Fotosintezės tyrimų istorija
1772 m. anglų dvasininkas ir chemikas Džozefas Prystlis (Joseph Priestley, 1733–1804) pademonstravo, kad gyvūnai ir augalai priešingai keičia juos supančio pasaulio oro sudėtį. Uždarame inde augantis augalas po kiek laiko žūsta. Taip pat žūsta uždarame inde laikoma pelė. Tačiau kartu viename inde laikomi augalas ir pelė išgyvena (žr. paveikslą.). Dž. Prystlis priėjo prie išvados, kad augalas sugebėjo kaip nors pagerinti orą inde. Jis dar nežinojo kvėpuojamojo oro sudėties, bet mes jau galime pasakyti, kad pelė sunaudojo ore esantį deguonį ir išskyrė anglies dioksidą, o augalas, priešingai, sugebėjo paimti anglies dioksidą ir pagaminti deguonies.
 1. |  2. |  3. |
Prystlio eksperimentai parodė, kad augalai ir gyvūnai pagerina orą vienas kitam. Uždarytame inde augalas žūsta (1). Kitame inde žūsta pelė (2). Kartu uždarytame inde laikomi pelė su augalu išgyvena (3). | ||
Po septynerių metų austrų gydytojas Janas Ingenhausas (Jan Ingenhousz, 1730–1799) pastebėjo, kad deguoniui būtina šviesa, o fotosintezė vyksta tik žaliosiose augalo dalyse.
1804 m. šveicarų mokslininkas Nikola de Sosiūras (Nicolas de Saussure, 1767–1845) parodė, kad organinių medžiagų gamybai per fotosintezę prireiks vandens. Galiausiai jau XIX a., pro mikroskopą stebėdami apšviestus lapus, mokslininkai atrado, kad per fotosintezę padidėja krakmolo grūdeliai. Buvo prieita prie išvados, kad per fotosintezę pasigamina angliavandeniai.
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"