圖一 光合作用的探究歷程
一、光合作用的探究歷程
1、思想家,亞里斯多德,認為植物增重的部分完全來自土壤?
圖一 亞里斯多德
2、1648年,比利時科學家海爾蒙特的柳樹實驗:
(1)木盆中放烘乾稱重的土壤(100千克);
(2)栽已稱重的柳樹苗(2.5千克),並把木盆稱重;
(3)精心照料(5年的時間),澆純淨的雨水;
(4)小柳樹漸漸長大了,對柳樹稱重(82.5千克),並對土壤烘乾稱重(99.9千克),進而說明亞里斯多德的觀點是錯誤的。
(5)最後得出結論,植物增重的部分完全來自水,但是他忽略了柳樹生長在空氣中。
圖二 海爾蒙特的實驗
3、1771年,英國科學家,普利斯特利的玻璃鐘罩實驗
(1)單獨把小白鼠放在透明玻璃罩內,過一段時間小白鼠窒息而亡。
(2)把蠟燭單獨放在透明玻璃罩內,過一段時間蠟燭會熄滅。
(3)把一盆綠色植物和一隻小白鼠同時放在玻璃罩內,小白鼠不會死亡;把一盆綠色植物和蠟燭同時放在玻璃罩內,蠟燭也不會熄滅。
(4)最後得出結論:綠色植物是可以更新空氣的。但是他沒有考慮光的作用。
圖三 普利斯特利的實驗
4、1779年,荷蘭的科學家,英格豪斯做了500多次植物更新空氣的實驗,結果發現普利斯特利的實驗有時能成功,有時不能成功?只有在光照的條件下才能成功。
5、1845年,德國科學家,梅耶,根據能量轉化和守恆定律,研究出植物進行光合作用時,把光能轉換成化學能儲存起來。
6、1864年德國植物學家,薩克斯的遮光實驗
(1)把植物的綠色葉片置於黑暗條件下,(飢餓處理)48小時,消耗盡所有的有機物。
(2)把植物葉片一部分遮光,另一部分放在光下照射一段時間,切下葉片,酒精脫色(去掉綠色),用碘蒸氣處理葉片,發現沒有遮光的部分變成了藍色,遮光的部分沒有顏色變化,證明了光合作用的產物有澱粉。
圖四 薩克斯的遮光實驗
7、1880年德國科學家恩格爾曼的水綿實驗
用極細光束照射水綿的帶狀葉綠體,在照射部位,好氧性細菌聚集,說明光合作用的場所在葉綠體,並且需要光,還有氧氣產生。
圖五 恩格爾曼水綿實驗
8、1941年美國科學家魯賓和卡門的同位素示蹤法
為了解決氧氣來還是二氧化碳,1939年,美國科學家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)利用同位素標記法進行了探究。他們用氧的同位素18O分別標記H2O和CO2,使它們分別成為H218O和C18O2。然後進行兩組實驗:
第一組向植物提供H2O和C18O2;第一組釋放的氧氣全部是O2;
第二組向同種植物提供H218O和CO2。第二組釋放的氧氣全部是18O2。
在其他條件都相同的情況下,他們分析了兩組實驗釋放的氧氣。
結果表明,這一實驗有力地證明光合作用釋放的氧氣來自水。
圖六 魯賓和卡門實驗
9、20世紀40年代美國科學家卡爾文等用小球藻(一種單細胞的綠藻)做實驗:同位素標記技術
用14C標記的14CO2,供小球藻進行光合作用,然後跟蹤檢測其放射性,最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑,這一途徑稱為卡爾文循環。
二、光合作用發現歷程總結
圖七