Історія розвитку та методи фізіології рослин

Фізіологія рослин спочатку розвивалася як складова ботаніки. Перетворення її на самостійну науку відносять до 1800, коли швейцарським абатом Ж. Сенеб'є була написана перша книга про життя рослини, названа ним «Фізіологія рослин». Звідси походить і назва самої науки. Перші вчені для вивчення життя рослин використовували спостереження у різних умовах. Оскільки фізіологи повинні не просто описати процеси, що йдуть в організмі, а вивчити їх механізми і взаємодію, то необхідно нс тільки спостереження, а й проведення різних дослідів. Фізіологія рослин є експериментальної наукою, експеримент – її головний метод. Експерименти проводили та проводять у природних чи штучних умовах. У 1837 р. француз Ж. Б. Буссенго розробив метод вирощування рослин у судинах, заповнених неродючим ґрунтом, піском або водою, до яких додавали різні речовини (грунтова, піщана, водна культура). Цей метод отримав назву вегетаційного. З того часу для проведення того чи іншого досвіду рослини часто спеціально вирощують у польових умовах, а також у теплицях, оранжереях, вегетаційних будиночках, де створюються різні умови: температури, освітленості та ін. Таким чином, експеримент - це спостереження за процесами в штучно задаються або змінюваних умовах.

Важлива умова у проведенні експериментів комплексність, тобто. такий досвід, коли вивчають не тільки саму рослину, а й метеорологічні умови, ґрунт, відносини між рослиною та іншими організмами.Вегетаційний метод допоміг дізнатися, які зміни виробляють рослини у зовнішньому середовищі: поглинають чи виділяють воду, які гази беруть із повітря, які солі — із ґрунту. Для проведення дослідів фізіологи стали виїжджати в експедиції, що спеціально організуються. Польовий та вегетаційний методи в наші дні вважаються класичними методами фізіології рослин. Фізіологія рослин виникла як наука про харчуванні рослин. Основні етапи її розвитку у ХІХ ст. пов'язані з вивченням відкритого наприкінці XVIII ст. Д. Прістлі та Я. Інгенгауз фотосинтезу (Ж. Сенеб'є, Н. Т. Соссюр, Ж. Б. Буссенго, Ю. Сакс, Д. Майр, А. С. Фамінцин, К. А. Тимірязєв); з'ясуванням значення листя та коріння як органів харчування; встановленням необхідності підтримки життя мінеральних речовин; розробкою теорії мінерального харчування рослин (II. Т. Соссюр, Ж. Б. Буссенго, І. А. Кноп, Ю. Сакс, Ю. Лібіх); виявленням у рослин дихання, подібного до дихання тварин (Н. Т. Соссюр, Ж. Б. Буссенго, В. І. Паладії); початком вивчення надходження, пересування та виділення води та розчинених речовин (Т. Найт); дослідженням дратівливості, рухів рослин (Т. Найт, Ч. Дарвін) та зростання (К). Сакс). Перетворенню фізіології рослин на самостійну науку великою мірою сприяли також успіхи фізики і хімії. Фізіологи прагнули пояснити складні життєві процеси, зводячи їх до більш простих, вже вивчених фізичних процесів та хімічних реакцій. Двадцяте століття - час найбільш бурхливого та багатостороннього розвитку фізіології рослин. Якщо ХІХ ст.у центрі уваги фізіологів перебували питання повітряного та мінерального харчування, водного обміну та дихання, то такі проблеми, як фізіологія клітини, зростання, розвиток, подразливість, стійкість до несприятливих факторів, на той час лише зароджувались. Поступово, але в міру свого розвитку деякі з цих розділів накопичили таку масу знань і стали мати таке велике значення для практики, що відокремилися від неї і перетворилися на самостійні дисципліни. У 1902 р. від фізіології рослин відокремилася вірусологія, 1910 р. оформилася у самостійну науку агрохімія, 1930 р. - мікробіологія і біохімія. У першій половині XX ст. розгорнулися дослідження з екологічної та приватної фізіології рослин. Екологічна фізіологія рослин вивчає вплив зовнішніх абіотичних чинників на фізіологічні процеси, а приватна особливості цих процесів в окремих культур. Подальший розвиток фізіології рослин пов'язані з успіхами суміжних наук. У 30-50-х роках. XX ст. успішно розвивалися біохімія, цитологія, генетика, удосконалювалися їх методи. Почалося проникнення у фізіологію рослин наукової інформації з цих молодших наук. Наприклад, отримані біохіміками в 40-50-х роках. XX ст. дані про ферментні системи дихання, фотосинтезу, азотного обміну, принципи передачі енергії відкрили перед фізіологами нові можливості у дослідженні цих процесів.

З 50-х років. XX ст. Фізиологи рослин почали використовувати у своїх дослідженнях як інформацію, а й методи цих наук. Перший з них - Електронна мікроскопія. За допомогою електронного мікроскопа детальніше вивчили будову органел. Ще один метод - диференціальне центрифугування застосували виділення з клітин органел.Виділені хлоропласти, мітохондрії, рибосоми та інші оргаїєли потім використовують для експериментів, мета яких - визначити хімічний склад, структуру та функції кожної з них. Цей метод дозволив отримати багато нової інформації про клітини. У фізіології стали використовуватися також хроматографія, стабільні і радіоактивні ізотопи, Спектроскопія. В результаті вегетаційні досліди в дослідженні рослин в експедиційно-польових умовах поступилися місцем лабораторним роботам, що вивчають клітини, органели, перетворення речовин. За допомогою цих методів фізіологи почали досліджувати процеси, що йдуть у клітинах, молекулярний рівень. Успішному вивченню фізіологічних процесів сприяло також створення фітотронів станцій штучного клімату, де можна вирощувати рослини регульованих умовах освітленості, температури та вологості можна уникнути випадкового впливу метеорологічних факторів. Перший фітотрон був побудований 1949 р. при Каліфорнійському технологічному інституті; 1957 р. фітотрон з'явився й у Москві Інституті фізіології рослин АН СРСР, в 1963 р. - у Французькому національному дослідному центрі у Жиф-Сюр-Іветт. Використання із другої половини XX ст. найсучасніших методів біохімії та біофізики дозволило фізіологам розкрити механізми обміну речовин, що лежать в основі фотосинтезу, живлення рослин, дихання, транспорту речовин, росту, розмноження та реакцій у відповідь на подразнення. У результаті фізіологією рослин було накопичено величезний матеріал з фізико-хімічної організації, інтеграції, регуляції та адаптації рослинного організму. У 70-ті роки. минулого століття стали розширюватися контакти фізіології рослин з генетикою і молекулярною біологією, що дозволило вивчити багато механізмів зростання, розвитку рослин на молекулярному рівні, вплив на ці процеси речовин регуляторного типу. З використанням цих методів було створено «Комплексну теорію фотосинтетичної продуктивності» 1 , «Гормональну теорію регуляції цвітіння та інших процесів у рослин» [1] [2] ; почалося практичне застосування фітогормонів у рослинництві. Отримані фізико-хімічними методами та узагальнені фізіологами дані допомагають розробляти нові технології. Наприклад, вивчення мінерального харчування, відкриття фітогормонів дозволило створити метод культури ізольованих клітин та тканин, тобто. метод вирощування в стерильних умовах на штучному живильному середовищі клітин і тканин, що виникли в результаті поділу клітин ізольованих зі шматочків листка, стебла, кореня або інших органів. Цей метод допоміг перетворенню біотехнології на нову самостійну науку, а фізіологи рослин отримали можливість вивчати процеси, що у рослинах, у культурі ізольованих клітин, чи культурі. Почалося вирощування ізольованих клітин та тканин, що синтезують цінні речовини.

Використання фізико-хімічних методів призвело до зближення у другій половині минулого століття фізіології рослин з біохімією, біофізикою, молекулярною біологією, генетикою та мікробіологією. Цей період розвитку науки можна назвати періодом асиміляції [3], який прийшов на зміну періоду відокремлення. Фізико-хімічні методи широко використовуються фізіологами і зараз. Однак застосування цих методів у фізіології рослин пов'язане з низкою труднощів, оскільки вони руйнують клітини, а фізіологічний об'єкт має залишатися. живим. Про це писав ще датський фізик Нільс Бор (1885-1962): "Фізіологія - одна з найважчих наук, оскільки об'єкт повинен залишатися живим, а сучасні методи дослідження руйнують клітину". Вивчаючи за допомогою цих методів елементарні процеси, не можна забувати, що головним об'єктом досліджень, як і раніше, залишається клітина і організм в цілому, а кінцеве завдання досліджень — визначення значення цих явищ у житті рослини та її спілкуванні з навколишнім середовищем. Тут виникає протиріччя між методами та завданнями, проте навіть на шкоду методам потрібно зберігати живу клітину, інакше фізіологія зникає, починаються молекулярна біологія, біофізика або просто фізика та хімія. Тепер розпочався новий етап в історії фізіології рослин – розробка дуже точних, тонких методів для дослідження живий клітини. Основоположником російської фізіології рослин є Андрій Сергійович Фамінцін (1835-1918). Окремі дослідження з фізіології рослин нашій країні проводили і до нього. Так, Н. І. Желєзнов (1816—1877) вивчав зростання, розвиток та водний режим рослин, С. А. Рачинський (1833—1902) виконав кілька робіт, присвячених рухам рослин та перетворенням хімічних речовин. Проте їхні роботи мали епізодичний характер. А. С. Фамінцин (1835-1918) А. С. Фамінцин — організатор Петербурзької школи фізіологів рослин, перший академік з фізіології рослин в Російській академії павук. Його цікавили вплив світла на фотосинтез, зв'язок фотосинтезу з диханням, вуглеводним та азотним обміном, проростання насіння, надходження та виділення води, дихання та бродіння, зростання та розвиток рослин, фізіологія хворої рослини та фізіологія водоростей.Головна праця його життя - монографія "Обмін речовин і перетворення енергії в рослинах" (1883). У XX ст. результати досліджень З. Фамінціна були використані для створення у низці країн світу фітотронів, розвитку нових напрямків у рослинництві, селекції, світлотехніці та космонавтиці. У 1861 р. він організував першу в Росії лабораторію з анатомії та фізіології рослин, спочатку на своїй квартирі в Санкт-Петербурзі. У 1890 р. вона стала основою Академічної лабораторії з фізіології рослин, а А.А. З. Фамінцин — її першим директором. У цій лабораторії зародилася вітчизняна експериментальна фізіологія рослин. Тут Д. І. Івановський відкрив віруси, а М. З. Колір розробив принципи хроматографічного аналізу. Після революції лабораторія була перевезена до Москви і перетворилася на Інститут фізіології рослин Російської академії наук.

У 1860/1861 навчальному році О. З. Фамінцин приступив до читання курсу лекцій з фізіології рослин у Петербурзькому університеті, а 1867 р. створив кафедру фізіології рослин. Він автор першого вітчизняного підручника з фізіології рослин (1887). Вивчати фізіологію рослин як самостійну дисципліну вперше у світі студенти розпочали у Росії. Учнями Фаминцина були Д. І. Івановський, М. З. Колір, С. н. Виноградський, До. А. Тимірязєв, І. П. Бородін, Н. А. Максимов, О. А. Ріхтер, Д. н. Нелюбов та багато інших, що стали видатними вченими. А. З. Фамінцин виступав з популярними публічними лекціями, присвяченими, головним чином, харчування рослин. Організатором Московської школи фізіологів рослин став Климент Аркадійович Тимірязєв (1843-1920). Його основні дослідження присвячені ролі хлорофілу у перетворенні світлової енергії на хімічну. До. А.Тімірязєв ​​(1843-1920) Він довів, що фотосинтетичні процеси підпорядковуються закону збереження та перетворення енергії. У 1870-1892 pp. До. А. Тимірязєв ​​- професор Петрівської землеробської та лісової академії (згодом Сільськогосподарської академії його імені, ТШХА), у 1878-1911 рр. - Завідувач кафедри анатомії та фізіології рослин Московського університету. Тімірязєв ​​був чудовим лектором, пристрасним пропагандистом досягнень фізіології рослин та еволюційного вчення, теоретиком раціонального землеробства. Його основні праці — «Життя рослини», «Столітні підсумки фізіології рослин», «Сонце, життя та хлорофіл», «Історичний метод у біології», «Наука та демократія». Досягнення фізіології рослин у СРСР пов'язані з працями З. П. Костичева (біохімія рослин, екологічна фізіологія), А.А. н. Баха та Ст. І. Палладіна (дихання рослин), Н. А. Максимова (екологічна фізіологія), Д.Д. А. Сабініна (мінеральне харчування, фізіологія росту та розвитку рослин), А.А. Л. Кірсанова (транспорт асимілятів, інтеграція функціональних систем у рослинному організмі), А.А. А. Ничипоровича (теорія фотосинтетичної продуктивності рослин), М.М. X. Чайлахяна (гормональна теорія онтогенезу, регуляція цвітіння); р. Бутенка (морфогенез у культурі ізольованих клітин та тканин).

• [1] Див: Ничипорович А. А. Фотосинтез та теорія отримання високих урожаїв. М: Вид-воАН СРСР, 1956.
• [2] Див: Чайлахян М. X. Гормональна теорія розвитку рослин. М. : Вид-во АН СРСР,1937.
• [3] Див: Кррсат A. JI. Вчений та аудиторія. М: Наука, 1982.

Дихання рослин

Як і всі живі організми планети, рослини теж дихають. Давайте дізнаємося, навіщо їм дихання та як протікає цей процес.

Що таке дихання?

Дихання - це процес, при якому організм поглинає кисень та виділяє вуглекислий газ.

Споживання кисню у більшості рослин відбувається через продихи і сочевички. Але водяні рослини можуть поглинати його всією поверхнею тіла. Він надходить до них, будучи розчиненим у воді.

Дихання протікає цілодобово та цілий рік у всіх частинах рослини. Тому якогось спеціалізованого органу для цього процесу немає.

Різні етапи та стадії дихання протікають у цитоплазмі клітини та у спеціальних органелах — мітохондріях.

Головна функція дихання

Під час фотосинтезу, як ми пам'ятаємо, сонячна енергія запасається у формі органічних речовин – вуглеводів (цукорів), переважно у глюкозі.

З частини цих вуглеводів синтезуються необхідні рослині складніші вуглеводи, і навіть білки, жири, вітаміни та інших.

А частина вуглеводів у процесі дихання за допомогою кисню та ферментів розщеплюється назад на вуглекислий газ та воду, і при цьому виділяється енергія.

Цю енергію рослина витрачає всі свої процеси життєдіяльності.

Головна функція дихання – забезпечення клітин організму енергією.

У деяких випадках у процесі дихання рослини використовують також білки та жири. Щоб зруйнувати ці молекули, потрібно більше кисню, ніж на прості цукру.

Кисень життєво необхідний для всіх живих істот на Землі. Але загалом це досить «агресивний» елемент. Через нього іржавіє метал, гниють залишки тварин та рослин, горять речі.

(Ви, мабуть, знаєте, що один із способів загасити вогонь - це накрити його чимось. Якщо накрити свічку ковпаком, що не пропускає повітря, вона швидко згасне - відразу, як тільки на горіння витратиться весь кисень.)

У процесі еволюції живі організми навчилися захищатись від кисню і навіть використовувати його руйнівні властивості у своїх цілях.

Кисень не лише потрібний під час дихання, щоб розщеплювати органічні речовини. Він також допомагає боротися з бактеріями, які потрапляють до нашого організму.

Процес дихання

Як ви пам'ятаєте, органічні речовини здебільшого складаються з вуглецю (C), водню (H) та кисню (O).

Під час їх розщеплення (за допомогою кисню повітря) утворюється вуглекислий газ (CO₂). А виконавши свою функцію, кисень вступає в реакцію з воднем і утворюється вода (H₂O).

З однієї молекули глюкози та шести молекул кисню в процесі дихання утворюється по шість молекул води та вуглекислого газу:

При цьому енергія, яка була запасена під час фотосинтезу в хімічних зв'язках органічних речовин, виділятиметься, оскільки ці зв'язки руйнуються.

А в процесі розщеплення крім вуглекислого газу та води утворюються також деякі інші речовини, які беруть участь у різних процесах життєдіяльності рослин.

1 - органічна речовина, в якій запасена енергія; 2 - ланцюжок хімічних перетворень (реакцій), яким піддається ця органічна речовина; 3 - проміжні продукти (речовини), які утворюються в процесі хімічних перетворень і які беруть участь в інших клітинних процесах

Дихання - це процес розпаду органічних речовин на неорганічні (вуглекислий газ та воду) за участю кисню, що супроводжується виділенням енергії.

Схема процесу дихання:
прямокутник - рослинна клітина, овал - мітохондрія, O₂ - кисень, Gl - глюкоза, E - енергія, CO₂ - Вуглекислий газ, H₂O - вода

Дихання та фотосинтез

Як бачимо, дихання можна назвати процесом, зворотним фотосинтезу.

Дихання – процес, зворотний фотосинтезу.

Під час фотосинтезу з CO₂ та H₂O синтезуються органічні речовини та виділяється кисень. При цьому у хімічних зв'язках запасається енергія.

Під час дихання органічні речовини за допомогою кисню розщеплюються на CO₂ та H₂O, а енергія вивільняється.

Зелений овал — хлоропласт, у якому протікає фотосинтез, червоний — мітохондрія, де проходять деякі стадії дихання

Фотосинтез перетворює енергію Сонця на енергію хімічних зв'язків — зручнішу форму для використання в клітинах рослин. А дихання отримує цю енергію і витрачає її на потреби клітини.

Давайте детальніше порівняємо ці два процеси:

При цьому кисень, утворений під час фотосинтезу, не тільки виділяється в атмосферу, але може використовуватися в процесі дихання.

А вуглекислий газ і вода, утворені під час дихання, не лише виділяються назовні, а й можуть використовуватись у процесі фотосинтезу.

Найбільша різниця між процесами дихання і фотосинтезу полягає в тому, що під час фотосинтезу з повітря поглинається вуглекислий газ, а виділяється кисень. Під час дихання – навпаки.

Чинники, що впливають на інтенсивність дихання

На інтенсивність дихання впливає кількість органічних речовин (вуглеводів), запасених листям під час фотосинтезу.

У молодих тканинах і органах рослини цей процес протікає більш активно. Так як зростаючим тканинам потрібно більше енергії.

Дихання посилюється в періоди активного росту рослин, під час цвітіння та утворення плодів. Воно слабшає, коли ці періоди закінчуються, листя жовтіє і опадає.

Інтенсивність дихання підвищується із зростанням температури. Але у сильну спеку знижується, а при 45-50 ° C припиняється.

Дуже повільно дихання протікає в сухому насінні. А з надходженням до них вологи воно активізується.

Інтенсивність підвищується чи знижується залежно від якості мінерального живлення. Недолік чи надлишок тих чи інших елементів може по-різному позначатися диханні рослини.

Воно залежить і від якості повітря. Підвищення концентрації кисню посилює дихання, а підвищення концентрації вуглекислого газу знижує його інтенсивність.

Хто з вчених відкрив процес фотосинтезу – історія вивчення явища

Фотосинтез є одним з найбільш важливих біологічних процесів, що протікають у природі. Саме завдяки йому спостерігається трансформація органіки з води та вуглекислого газу. Однак найважливішим елементом цього процесу вважається виділення кисню.При цьому далеко не кожна людина знає, хто саме відкрив фотосинтез. Історія вивчення цього явища розпочалася ще у сімнадцятому столітті бельгійцем Яном Ван Гельмонтом.

Опис процесу

Під цим терміном розуміють складний хімічний процес трансформації енергії видимого світла на енергію хімічних зв'язків органічних елементів. У цьому беруть участь фотосинтетичні пігменти – зокрема хлорофіл рослин.

Якщо розглядати фізіологію рослинних організмів, фотосинтез зазвичай називають фотоавтотрофну функцію. Вона є сукупністю процесів поглинання, трансформації та застосування енергії квантів світла в різних ендергонічних реакціях, включаючи перетворення вуглекислого газу в органіку.

Ян Ван Гельмонт та його експеримент

Вивчення цього процесу почалося 1600 року. Саме тоді дослідник із Бельгії Ян Ван Гельмонт виконав простий досвід. Він виміряв масу вербової гілки та помістив її у мішок, наповнений 80 кілограмами землі. Протягом 5 років вчений поливав паросток дощовою водою. За цей період вага верби зросла на 65 кілограмів, а маса землі – скоротилася лише на 50. При цьому дослідник так і не зміг зрозуміти, звідки з'явилося таке значне збільшення ваги.

Який внесок зробив Прістлі

Наступним важливим етапом у вивченні процесу фотосинтезу рослин став досвід Джозефа Прістлі, який вчений провів у 1771 році. Він накрив мишку ковпаком, а через 5 діб виявив, що та загинула. Тоді він накрив ковпаком ще одну мишу, а поблизу розташував гілку м'яти. В результаті звірятко вижив.

Це підштовхнуло дослідника до думки, що є певний процес, який є протилежним диханню.До того ж він припустив, що рослини зеленого кольору здатні виконувати очищення повітря та сприяти його відновленню.

Через деякий час Прістлі вдалося експериментальним шляхом встановити, що існує кисень. У результаті він дійшов висновку, перший звір загинув від відсутності цієї речовини, а другий - вижив завдяки гілці м'яти, що виділяє цей життєво значущий елемент.

Дослідження Сенеб'є та Сакса

У 1872 році вчений із Швейцарії Сенеб'є встановив, що під впливом світла здійснюється розкладання вуглекислого газу в хлоропластах. Вони є зелені органоїди. Через 5 років французький дослідник Буссенго зрозумів, що рослини засвоюють вологу у процесі розкладання, а й під час вироблення органічних елементів.

Однак вчені періоду з кінця дев'ятнадцятого до початку ХХ століття сприймали фотосинтез як одноактний процес перетворення вуглекислого газу під впливом хлорофілу. Ця сполука відрізняється складною структурою. Воно надає листю зеленого забарвлення і засвоює сонячне світло.

У 1864 році біолог з Німеччини Сакс зміг визначити пропорцію вуглекислого газу, який поглинають рослини, і кількість кисню, що продукується ними. Вона становила 1:1. У результаті досліднику вдалося вивести формулу процесу.

Тимірязєв ​​та його дослідження

У 1874 році Тимірязєв ​​припустив, що під час фотосинтезу хлорофіл стикається з окислювально-відновними явищами, які мають оборотний характер. 1905 року британський вчений Блекман визначив ключові стадії фотосинтезу.

При цьому він продемонстрував, що процес починається за слабкої освітленості, але в міру наростання світлового потоку темп реакцій збільшується.Але на певному етапі подальше посилення освітленості вже не викликає збільшення активності фотосинтезу.

Також вчений визначив, що збільшення температурних параметрів при слабкому освітленні не відбивається на темпах фотосинтезу. Але при збільшенні температури та нарощуванні освітленості, яке відбувається одночасно, темпи протікання процесу наростають набагато помітніше.

Проведені експерименти дозволили Блекману встановити, що мають місце два процеси. Перший визначається параметрами освітленості, тоді як другий – температурою. При цьому інтенсивність висвітлення на нього не впливає.

Згодом ці явища стали називатися «світловою» та «темновою» фазами. Однак це виявилося не зовсім коректним. Незважаючи на те, що реакції так званої темнової фази протікають і за відсутності світла, їм потрібні продукти світлової фази.

Подальше вивчення теми

У тридцяті роки минулого століття з'явилися припущення, що енергія світла, яка засвоюється хлорофілом, повинна йти не на розкладання СО2. Її завдання полягає у розрив зв'язку ВІН у молекулі води. Цю гіпотезу вдалося довести 1941 року. У цьому питанні ключову роль відіграли експерименти, у яких застосовувалися ізотопи кисню. Потрібно сказати, що співвідношення між ними у воді, вуглекислому газі та атмосфері відрізняються.

У 1945 році Виноградова та Тейс встановили, що збігається ізотопний склад кисню природної води та отриманої з кисню та водню, які продукуються зеленим листям під впливом світла.

Вчені Камен та Рубен скористалися під час проведення своїх досліджень іншим принципом. Спочатку вони наситили водорості водою, збагаченою 18О.В результаті рослини продукували кисень, в якому містилося дуже багато ізотопу. Після чого дослідники наситили водорості вуглекислим газом, який також містив багато 18О. Але це не вплинуло на виділення кисню.

У цей момент дослідники і зрозуміли, що більшість кисню, що виділяється в процесі фотосинтезу, належить воді. Це означає, що не розкладання вуглекислого газу, а розпад молекули води, який пов'язані з енергією світла.

Вода розщеплюється ще на першому етапі фотосинтезу. Це продемонстрував ван Ніль у тридцятих роках минулого століття під час дослідження пурпурової сіркобактерії. Їй для фотосинтезу був потрібний сірководень. Однак згодом виявилося, що одним із продуктів активності вважається виділення бактерією атомарної маси.

У серобактерій основну метаболічну функцію виконує сірка, і процес фотосинтезу повертає їм цю речовину. Тому ван Ніль припустив, що в будь-якому фотосинтезі функції джерела кисню виконує вода.

Подальші експерименти довели припущення вченого. У першому етапі процесу спостерігається розщеплення молекул води. При цьому енергія вловлюється поетапно, і це відбувається у різних кластерах.

У сорокових роках минулого століття Мелвін Калвін вивчив механізм вироблення цукрів у рослинних організмах. Вченому вдалося отримати водорість під впливом вуглекислого газу, що містить вуглець-14. Ця речовина мала радіоактивні властивості.

При цьому дослідження вчених на цьому не закінчилися. У 2011 році японські дослідники зуміли розкрити секрет головного механізму фотосинтезу – процес, який є основою сонячної енергетики Землі. Вони використали метод рентгенівського аналізу.

Фотосинтез є дуже важливим процесом. Його вивченням почали займатися ще на початку сімнадцятого століття. З того моменту вченим вдалося суттєво просунутися у своїх дослідженнях та розумінні суті цього явища.