TÁC DỤNG CỦA QUANG HỢP
- Nội dung phát hiện: các loại thực vật lợi dụng ánh sáng mặt trời để chuyển hóa khí cacbonic trong không khí thành một loại vật chất thực vật mới.
- Người phát minh: Jan Ingenhousz.
Tại sao khám phá ra tác dụng của quang hợp lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?
Tác dụng của quang hợp là thúc đẩy quá trình của các loài thực vật trên trái đất sản sinh ra chất hữu cơ và giải phóng năng lượng, đồng thời cũng thúc đẩy quá trình sinh ra oxy trong không khí cung cấp cho chúng ta hô hấp hàng ngày. Thực vật cùng vai trò của quang hợp là nhân tố quan trọng(đối với loài người và các loài động vật có vú khác) trong quá trình tuần hoàn oxy trên trái đất.
Khám phá ra vai trò của quang hợp của Jan Ingenhousz đã giúp con người hiểu thêm về tác dụng của các loài thực vật, giúp các nhà khoa học nhận thức được hai loại khí thể quan trọng trên trái đất: Khí oxy và khí cacbonic, đồng thời phát hiện đó được thúc đẩy sự ra đời của công trình học thực vật và khoa học nông nghiệp hiện đại.
Jan Ingenhousz đã phát hiện ra tác dụng của quang hợp như thế nào?
Jan Ingenhousz sinh năm 1730 tại Breda Hà Lan. Sau khi tốt nghiệp chuyên ngành nội khoa, ông đã trở về quê nhà làm một bác sĩ nội khoa.
Năm 1774, Joseph Priestley khám phá ra khí oxy. Trong một lần tiến hành thí nghiệm với loại khí không mùi không vị này, Pirestley đã để một ngọn nến đang cháy vào phía dưới miệng một chiếc bình đã chứa đầy oxy, kết quả là nến bùng cháy và đã đốt hết lượng oxy ở trong bình, sau đó nó tắt dần. Pirestley không cho bất cứ loại khí nào vào trong bình, ông bỏ vào đó một cốc nước mà trong đó có cành bạc hà, ông muốn tìm hiểu xem trong môi trường của đất khí “tồi” như vậy cành bạc hà có bị chết không, kết quả là ông nhận thấy cành bạc hà càng phát triển thêm. Hai tháng sau, Pirestley lại thả vào bình oxy một con chuột và chú chuột đó vẫn sống bình thường, điều này chứng minh cành bạc hà đó đã khôi phục lại lượng oxy bị cháy hết trong bình. Thế nhưng những lần thí nghiệm như vậy không phải lần nào cũng thu được thành công. Pirestley thừa nhận rằng đây là một câu đó và không lâu sau ông đã chuyển sang nghiên cứu lĩnh vực khác.
Năm 1777, sau khi Ingenhousz biết được thí nghiệm của Pirestley, ông tỏ ra rất vui mừng và từ đó ông không thể chuyên tâm làm các công việc khác mà dành tất cả tâm huyết để đi tìm lời giải cho câu đố đó.
Suốt trong thời gian hai năm sau đó, Ingenhousz đã tiến hành hơn 500 lần thí nghiệm, ông luôn tìm cách giải thích các tình huống ngẫu nhiên và sự thay đổi của mỗi lần thử nghiệm. Ông đã phát minh ra hai phuong pháp cho phép thu được khí thể do thực vật tạo ra. Cách thứ nhất là cho thực vật vào trong một đồ vật được bịt kín, cách còn lại là cho thực vật vào sâu trong nước.
Sau khi tiến hành thử với hai phương pháp này Ingenhousz phát hiện ra phương pháp thứ hai có thể nghiên cứu và thu được các bọt khí nhỏ một cách dễ dàng hơn. Mỗi lần thu được chất khí do thực vật tạo ra như vậy, Ingenhousz đều kiểm tra xem loại khí đó có thể khiến vật cháy mạnh hơn (chứa oxy) hay làm tắt ngọn lửa đang cháy (chứa cacbonic).
Ingenhousz thực sự bị bất ngờ đối với phát hiện của mình: con người hít vào khí oxy và thở ra khí cacbonic nhưng đối với thực vật thì lại ngược lại trong một mức độ nào đó. Trong điều kiện có ánh sáng, thực vật sẽ hấp thu khí cacbonic do con người thở ra và nhả ra khí oxy để cung cấp cho con người. Nhưng trong điều kiện tối tăm, thiếu ánh sáng hay vào ban đêm thì quá trình đó lại ngược lại, khi đó thực vật giống như con người hít vào khí oxy và nhả ra cacbonic.
Sau vài trăm lần tiến hành thử nghiệm, Ingenhousz khẳng định khí oxy do thực vật nhả ra nhiều hơn nhiều so với lượng oxy do thực vật nhả ra nhiều hơn nhiều so với lượng oxy chúng hấp thụ vào. Khi có ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp, các loài động vật dưới đáy nước luôn liên tục nhả ra các bọt khí oxy, nhưng cho đến tối thì quá trình này ngừng lại. Những loài thực vật ở môi trường tối trong thời gian dài có thể sinh ra chất khí làm tắt ngọn lửa đang cháy, nhưng nếu mang chúng ra chỗ có ánh sáng mặt trời thì khí thể do chúng nhả ra lại có thể làm bùng cháy một ngọn lửa đang âm ỉ, và chúng lại bắt đầu tạo ra khí oxy.
Ingenhousz nhận định rằng ánh sáng mặt trời là yếu tố quyết định quá trình sinh ra oxy hoặc cacbonic ở thực vật. Bằng các thí nghiệm, ông tiếp tục khám phá ra một sự thật không giống như người ta thường cho rằng thực vật dựa vào việc hấp thu lấy thức ăn từ lòng đất để tăng khối lượng(mọc thêm nhiều cành, nhánh và lá mới), bởi vì sự sinh trưởng của động vật không hề ảnh hưởng đến sự tăng giảm khối lượng của đất. Ingenhousz chỉ ra rằng sự sinh trưởng của động vật dựa vào ánh sáng mặt trời, chúng hấp thụ các nguyên tử cacbon có trong cacbonic và chuyển hóa chúng thành một loại vật chất thực vật mới trong điều kiện có ánh sáng mặt trời.
Ingenhousz không những đã phát hiện ra quá trình quang hợp của thực vật, ông còn chứng minh rằng thực vật chỉ có thể tăng khối lượng bằng cách kết hợp các nguyên tử cacbon hấp thu được trong không khí với ánh sáng mặt trời. Năm 1779, ông công bố những kết quả thí nghiệm của mình trong tác phẩm thí nghiệm trên rau xanh. Sau đó vài năm, thuật ngữ “photosynthesis” (tác dụng của quang hợp) mới được đưa vào sử dụng đây là một từ Hy Lạp, nghĩa của nó là “kết hợp cùng với ánh sáng”.
