Фотосинтез

Определения и обозначения

Фотосинтез — образование растением органических веществ из углекислого газа и воды на свету; при этом выделяется кислород. Иными словами, растение использует простые вещества и энергию света, чтобы создать питательные вещества. Этот процесс объясняет, откуда растение получает материал для роста. Он также связан с появлением кислорода в окружающей среде.

Хлоропласт — часть клетки растения, в которой происходит фотосинтез. Хлоропласты находятся в клетках, чаще всего в зелёных частях растения. Именно в них клетка может использовать свет для образования органических веществ. Если знать, где расположены хлоропласты, легче понять, почему фотосинтез особенно активно идёт в листьях.

Хлорофилл — зелёный пигмент в хлоропластах, поглощающий свет, необходимый для фотосинтеза. Пигментом называют окрашенное вещество; зелёный цвет листа связан с присутствием хлорофилла. Он улавливает световую энергию, без которой процесс не может идти. Поэтому хлорофилл помогает объяснить связь между зелёной окраской растений и их питанием.

Органические вещества — вещества, которые растение образует при фотосинтезе и использует для роста и получения энергии. Из них строятся части растения, например листья и стебли. Часть таких веществ растение может отложить про запас. Это понятие помогает отличать пищу, созданную растением, от воды и минеральных веществ, поступающих из почвы.

Как это устроено

Для фотосинтеза растению нужны вода и углекислый газ, потому что из этих исходных веществ образуются органические вещества. Вода поступает из почвы через корни и затем перемещается к листьям. Углекислый газ растение получает из воздуха через листья, которые обмениваются газами с окружающей средой. Если одного из нужных исходных веществ не хватает, растению труднее образовывать органические вещества.

Свет необходим потому, что он даёт энергию для образования органических веществ. Хлорофилл в хлоропластах поглощает эту энергию, поэтому фотосинтез происходит прежде всего в клетках, где есть хлоропласты. Такие клетки особенно распространены в зелёных частях растения, например в листьях. В темноте хлорофилл не получает световую энергию, поэтому фотосинтез не идёт.

Используя световую энергию, растение преобразует воду и углекислый газ в органические вещества. Одновременно в процессе образуется кислород, который поступает в окружающую среду. Так растение не просто поглощает вещества из среды, а меняет их состав. Именно поэтому при описании фотосинтеза важно отдельно называть исходные вещества и то, что получается в результате.

Образованные органические вещества нужны растению для роста и развития: из них строятся новые клетки и части растения. Некоторые вещества используются сразу, а часть может запасаться. Получается, что растение само создаёт пищу, а не получает готовые органические вещества из почвы. Вода и минеральные вещества из почвы необходимы ему, но сами по себе они не являются готовой пищей.

Фотосинтез важен и за пределами жизни одного растения. Он создаёт органические вещества, которыми питаются растения и другие организмы, а также пополняет запасы кислорода в атмосфере. Животные и люди зависят от растений как от источника пищи или основы пищевых цепей. Поэтому фотосинтез влияет на условия жизни множества организмов.

Фотосинтез: условия, исходные вещества и результаты

Сначала найдите в таблице условия и исходные вещества, а затем сравните их с результатами процесса. Так проще не перепутать воду и углекислый газ, которые используются, с кислородом, который выделяется. Последняя строка показывает, почему фотосинтез важен не только для самого растения.

Разбор задач

Задача 1. Назовите два вещества, которые растение использует при фотосинтезе, и вещество, которое выделяет. Чтобы ответить, нужно разделить вещества на исходные и результат процесса. Вспомните, какие вещества растение получает из почвы и воздуха. Затем назовите газ, который образуется при фотосинтезе и выходит наружу.

1. Определяем исходные вещества: для фотосинтеза нужны вода и углекислый газ.
2. Отделяем результат от исходных веществ: при процессе образуются органические вещества, а кислород выделяется в окружающую среду.
3. Формулируем ответ, не называя кислород исходным веществом.

Ответ: растение использует воду и углекислый газ, а выделяет кислород.

Задача 2. У растения закрыли часть листьев непрозрачной бумагой и оставили его на свету. Объясните, почему на закрытом участке фотосинтез будет затруднён. Учитывайте, что бумага не пропускает свет, а фотосинтез зависит от работы хлорофилла. Нужно связать отсутствие света с тем, откуда растение получает энергию для процесса. При этом растение продолжает получать воду и углекислый газ, но одного необходимого условия не хватает.

1. Отмечаем, что непрозрачная бумага закрывает участок от света.
2. Вспоминаем, что хлорофилл в хлоропластах поглощает световую энергию, используемую при фотосинтезе.
3. Делаем вывод: на закрытом участке света недостаточно, поэтому фотосинтез там будет затруднён.

Ответ: бумага мешает свету достигнуть зелёных клеток, и хлорофилл не может поглощать нужную для фотосинтеза энергию.

Задача 3. В опыте водное растение освещали и наблюдали выделение пузырьков газа. Объясните, какой процесс происходит и как проверить, что газ — кислород. Сначала свяжите освещение растения с фотосинтезом. Затем вспомните, какой газ выделяется при этом процессе. Для проверки понадобится известное свойство кислорода: он поддерживает горение.

1. Устанавливаем условия: растение освещали, значит, при наличии воды и углекислого газа мог идти фотосинтез.
2. Связываем пузырьки с результатом процесса: среди выделяющихся веществ есть кислород.
3. Подносим к собранному газу тлеющую лучинку: в кислороде она вспыхивает.

Ответ: у растения происходит фотосинтез, а газ можно проверить тлеющей лучинкой; её вспыхивание показывает, что это кислород.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что растения получают готовую пищу из почвы. Такое мнение возникает потому, что корни поглощают вещества из почвы, но среди них вода и минеральные вещества, а не готовая органическая пища. Проверьте себя: растение образует органические вещества при фотосинтезе, используя воду и углекислый газ.

Ошибка — путать исходные вещества и продукты фотосинтеза. Это происходит, если не различать то, что растение использует, и то, что появляется в результате процесса. Проверьте ответ так: вода и углекислый газ используются, органические вещества образуются, кислород выделяется.

Ошибка — утверждать, что фотосинтез идёт без света. Иногда его путают с другими процессами, которые продолжаются и в темноте, но для фотосинтеза нужна световая энергия. Проверьте себя вопросом, что поглощает хлорофилл: если ответ «свет», значит, без света фотосинтез невозможен.

Ошибка — считать, что фотосинтез одинаково идёт во всех частях растения. Так думают, потому что всё растение связано с питанием, однако процесс происходит в клетках с хлоропластами, преимущественно в зелёных органах. Проверьте себя: найдите в описании процесса хлорофилл и хлоропласты, а затем укажите, где они содержатся.

Связь с другими темами

Чтобы понять фотосинтез, нужно знать, что растения состоят из клеток: в некоторых из них находятся хлоропласты. Также пригодятся сведения о работе корней и листьев. Корни поглощают из почвы воду, а листья обмениваются газами с окружающей средой и получают углекислый газ.

Знание фотосинтеза поможет при изучении строения листа и питания растений. Оно также объясняет роль растений в природе: растения создают органические вещества и выделяют кислород. Эти сведения пригодятся, когда вы будете разбираться, как растения связаны с другими организмами.

Что запомнить

• Фотосинтез происходит в хлоропластах зелёных клеток.
• Хлорофилл поглощает световую энергию.
• Для фотосинтеза нужны вода и углекислый газ.
• При фотосинтезе образуются органические вещества и выделяется кислород.
• Органические вещества используются растением для роста и могут запасаться.
• Фотосинтез создаёт органические вещества и пополняет кислород в атмосфере.