§ 18. Растения — автотрофы

Определения и обозначения

Автотроф — организм, который образует органические вещества из неорганических, используя энергию света. Иначе говоря, растение не ищет готовую пищу, а создаёт необходимые вещества само. Это слово помогает отличать растения от организмов, которые питаются готовыми органическими веществами.

Фотосинтез — образование растением органических веществ из воды и углекислого газа на свету. Во время этого процесса растение использует вещества, полученные из окружающей среды. Понятие объясняет, как растение создаёт себе пищу и почему для этого ему необходим свет.

Хлорофилл — зелёное вещество, которое поглощает свет и участвует в фотосинтезе. Он находится в зелёных частях растения, например в листьях. Благодаря хлорофиллу энергия света становится доступной для процесса образования органических веществ.

Органические вещества — вещества, которые растение создаёт при фотосинтезе и использует для жизни и роста. Из них растение получает материал для построения своих частей и энергию. Это понятие показывает, что результат фотосинтеза нужен не только самому растению, но и другим организмам, которые могут им питаться.

Как это устроено

Для фотосинтеза растению нужны вода и углекислый газ. Корни поглощают воду из почвы, потому что находятся в непосредственном контакте с ней; затем вода поступает в другие части растения. Углекислый газ попадает из воздуха через листья, соприкасающиеся с окружающей средой. Так растение получает два исходных вещества из разных источников.

Само по себе наличие воды и углекислого газа ещё не обеспечивает фотосинтез: растению нужна энергия, чтобы образовать органические вещества. Её даёт свет, а хлорофилл в зелёных частях растения поглощает эту энергию. Поэтому листья и другие зелёные части могут участвовать в процессе. Если света нет, необходимой для фотосинтеза энергии не хватает.

Во время фотосинтеза вода и углекислый газ используются для образования органических веществ. Эти вещества не просто остаются в растении: они нужны ему для жизни и роста. Одновременно в окружающую среду выделяется кислород. Значит, растение не только получает вещества из среды, но и отдаёт в неё один из продуктов процесса.

Свет влияет на фотосинтез именно как источник энергии. Когда растение освещено, хлорофилл может поглощать свет, а значит, условия для фотосинтеза есть. В темноте вода и углекислый газ могут оставаться доступными, но это не заменяет световую энергию. Поэтому без света фотосинтез не идёт так, как при освещении.

Образовавшиеся органические вещества растение использует как строительный материал для роста и как источник энергии. Это помогает ему создавать новые части и поддерживать свою жизнь. Кроме того, органические вещества растения могут служить пищей другим организмам. Поэтому фотосинтез связан не только с жизнью отдельного растения, но и с питанием других живых существ.

Что участвует в фотосинтезе и что при нём образуется

Сначала проверь, какие вещества и условия нужны процессу, а какие появляются в результате. Вода и углекислый газ — исходные вещества, а органические вещества и кислород — продукты фотосинтеза. Столбец о роли помогает объяснить, почему каждый элемент важен.

Разбор задач

Задача 1

Назови два вещества, из которых растение образует органические вещества при фотосинтезе. Чтобы ответить, нужно найти не условие процесса, а вещества, которые растение использует в качестве исходных. Свет тоже необходим, но он даёт энергию и не является одним из этих двух веществ. Проверим, какие вещества поступают в растение из окружающей среды и участвуют в фотосинтезе.

1. Вспоминаем, что корни поглощают воду из почвы.
2. Учитываем, что листья получают из воздуха углекислый газ.
3. Отделяем исходные вещества от света, который служит источником энергии.

Ответ: вода и углекислый газ.

Задача 2

У растения закрыли доступ света, но оставили воду и углекислый газ. Какое условие фотосинтеза отсутствует и почему процесс затруднится? Здесь важно не перечислить всё, что растение получает, а определить, чего именно не хватает для работы процесса. Вода и углекислый газ — исходные вещества, но сами по себе они не дают нужную энергию. Сравним их роль с ролью света.

1. Проверяем, какие условия сохранены: вода и углекислый газ у растения есть.
2. Определяем, что отсутствует: доступ к свету.
3. Вспоминаем, что хлорофилл поглощает световую энергию, необходимую для фотосинтеза.
4. Делаем вывод: без этой энергии фотосинтез затруднится.

Ответ: отсутствует свет, поэтому растению не хватает энергии для фотосинтеза.

Задача 3

Одно растение держали на свету, а другое — в темноте; оба получали воду. Объясни, у какого растения будет идти фотосинтез и какие вещества оно использует и выделяет. Сначала сравним условия: вода есть у обоих растений, но освещено только одно. Затем назовём исходные вещества и продукты процесса, чтобы ответ включал не только выбор растения, но и ход фотосинтеза.

1. Устанавливаем, что освещение есть только у первого растения.
2. Учитываем, что для фотосинтеза нужны свет, вода и углекислый газ.
3. Называем результат: образуются органические вещества, а кислород выделяется в окружающую среду.

Ответ: фотосинтез будет идти у растения на свету, если оно получает также углекислый газ. Оно использует воду и углекислый газ, образует органические вещества и выделяет кислород; в темноте нужной световой энергии нет.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что растение получает готовую пищу из почвы. Так можно подумать, потому что корни поглощают из почвы воду и минеральные вещества, но это не готовая органическая пища. Растение образует органические вещества само при фотосинтезе. Проверка: спроси себя, что именно почва поставляет корням, а что растение создаёт на свету.

Фотосинтез и дыхание — не одно и то же. Их путают, потому что оба процесса связаны с жизнью растения и преобразованием веществ. Для фотосинтеза нужен свет и образуются органические вещества, а дыхание помогает получать энергию из них. Проверка: выясни, есть ли в условии свет и какой именно процесс описывается.

Неверно думать, что фотосинтез идёт без света. Если вода и углекислый газ доступны, может показаться, что этого достаточно, но свет даёт энергию для образования органических веществ. Проверь себя: назови роль каждого условия, а не просто перечисли вещества. Если источник энергии отсутствует, фотосинтез не обеспечен всем необходимым.

Некоторые считают, что при фотосинтезе растение поглощает кислород. Путаница возникает из-за того, что растения дышат, а дыхание и фотосинтез — разные процессы. При фотосинтезе кислород выделяется в окружающую среду. Проверка простая: назови, что образуется из воды и углекислого газа, и что выходит наружу как продукт процесса.

Связь с другими темами

Для понимания фотосинтеза нужно знать, как растение взаимодействует с почвой и воздухом: корни получают воду из почвы, а листья соприкасаются с воздухом. Знание органов растения помогает связать строение с их работой: корни поглощают воду, листья участвуют в фотосинтезе. Позже это представление пригодится при изучении питания растений, пищевых цепей и круговорота веществ в природе. Так становится понятнее, как вещества переходят между живыми организмами и окружающей средой.

Что запомнить

• Растения — автотрофы: они образуют органические вещества сами.
• Для фотосинтеза нужны вода, углекислый газ и свет.
• Фотосинтез происходит в зелёных частях растения.
• Хлорофилл поглощает энергию света.
• При фотосинтезе образуются органические вещества и выделяется кислород.
• Органические вещества нужны растению для жизни и роста.