Засвоєння сонячної енергії іїї передачу на потреби біохімічних реакцій здійснюють особливі забарвлені речовини – пігменти. Їх загальною рисою є оптична активність, тобто здатність поглинати сонячні промені у тій чи іншій зоні спектру. При цьому у спектрі з'являються так звані смуги поглинання, що відповідають ділянкам, енергія яких засвоєна пігментом.
Для вищих зелених рослин найбільш важливі два зелені пігменти:
1) хлорофіл “a”, що має зеленувато-синій колір і є основним пігментом хлоропластів;
2) хлорофіл “b” зеленувато-жовтого кольору, що входить до складу хлоропластів вищих рослин. Хлорофіл “b” переносить засвоєну ним енергію на хлорофіл “a”.
Найчастіше співвідношення молекул хлорофілу “а” і “b” в хлоропластах становить 3:1.
Крім того, у листках наявні каротиноїди. Вони мають різний колір: жовтий, червоний, помаранчевий. Найбільш поширеним з групи каротиноїдів є каротин β.
Широко представленими є і антоціани – пігменти дуже різноманітного забарвлення. Вони здебільшого містяться у вакуолях. У багатьох із них колір змінюється при зміні кислотності середовища. Підвищеному накопиченню антоціанів сприяє зростання рослин у крайніх умовах існування, саме тому на них багаті рослини високогір'їв і тундри. Кількість антоціанів збільшується за нестачі фосфору, магнію і калію.
У цілому, хлоропласти містять серію численних додаткових пігментів. Не беручи безпосередньо участі у фотосинтезі, вони, проте, важливі для його нормального протікання. Каротиноїди передають енергію засвоєних ними квантів зеленої і синьої частин сонячного спектру хлорофілу “а” і цим покращують його енергетичне забезпечення при зниженому освітленні. За високої освітленості каротиноїди, навпаки, захищають хлорофіл від фоторуйнування.
Основну функцію з поглинання енергії сонячного світла й передачі її на реакції синтезу органічних речовин виконують хлорофіли. Хлорофіл “а” поглинає близько 80% енергії в частині червоних і синьо-фіолетових променів спектру. У зоні зелених променів відбивається 40% енергії. Хлорофіл “b” поглинає в основному промені з довжиною хвилі 650 нм. Зона поглинання променів у синьо-фіолетовій частині спектру в нього дещо ширша, ніж у хлорофілу “а” (рис. 3.3).
Спектр поглинання хлорофілу “а” (1) і хлорофілу “b” (2)
Рис. 3.3. Спектр поглинання хлорофілу “а” (1) і хлорофілу “b” (2)
За рахунок додаткових пігментів хлоропласти вищих наземних рослин переважно засвоюють енергію у зоні сонячного спектру від 380 до 740 нм. Цю частину сонячного випромінювання називають фотосинтетично активною радіацією (ФАР).
За сучасними даними, вищі зелені рослини при їхньому освітленні сонячними променями за одну годину поглинають близько 390 ккал енергії на 1 м2 листової поверхні, інша частина сонячної радіації, що досягає листків, або відбивається, або фільтрується крізь них не поглинаючись. Найбільша частина засвоєної листком енергії спрямовується на переведення води в пароподібний стан з подальшим її випаровуванням. Деяка її частина йде на безпосереднє теплове нагрівання листків. І тільки порівняно невелика частина сонячної енергії (від 1 до 28%) витрачається на потреби фотосинтезу (рис. 3.4).
Як відомо, світлове випромінювання має квантований характер.
При попаданні світла на молекулу хлорофілу енергія кванта (в основному із червоної частини спектру) витрачається на переведення хлорофілу в збуджений стан. Механізм цього збудження полягає в переході одного з електронів на вищий енергетичний рівень. У молекулах Шляхи витрачання сонячної енергії в рослин
Шляхи витрачання сонячної енергії в рослин
Перехід електрона на збуджену орбіту під дією кванта світла
Перехід електрона на збуджену орбіту під дією кванта світла
хлорофілу до такого збудження здатні π-електрони, тобто електрони подвійних зв'язків між атомами вуглецю. Схема цього явища наведена на рис. 3.5.
Знаходячись у системі ламел хлоропласту, молекула хлорофілу передає збуждений π-електрон у систему окисно-відновних реакцій фотосинтезу. Молекула хлорофілу при цьому є найсильнішим відновником, багатим на ен
Объяснение:
