§ 27. Космическая роль зелёных растений

Определения и обозначения

Космическая роль зелёных растений — значение растений для условий жизни на Земле и связь нашей планеты с энергией Солнца. Растения улавливают солнечный свет и благодаря ему создают органическое вещество, от которого зависят многие живые организмы. Поэтому их роль касается не только отдельных растений, но и жизни на планете в целом.

Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету, сопровождающийся выделением кислорода. Он позволяет растению использовать энергию света для создания собственного питания. Без фотосинтеза не возникал бы основной запас органического вещества, которым пользуются другие организмы.

Биосфера — оболочка Земли, в которой существует жизнь: в неё входят живые организмы и части воздуха, воды и горных пород, где они обитают. Зелёные растения участвуют в поддержании биосферы, потому что создают органические вещества и влияют на состав атмосферы. Это понятие помогает увидеть, как жизнь связана с условиями на всей планете.

Органическое вещество — вещество, которое образуют живые организмы и которое может служить пищей и источником энергии. Растения создают его при фотосинтезе, а затем оно переходит к животным и другим организмам по пищевым связям. Так становится понятна зависимость многих живых существ от работы растений.

Как это устроено

Свет Солнца не просто освещает растение: его энергию зелёные клетки используют для химических превращений. Хлорофилл — зелёный пигмент в клетках растения — поглощает свет, и эта энергия помогает образовать органические вещества. Часть энергии оказывается запасена в них, поэтому пища передаёт организмам не только вещество, но и энергию, первоначально полученную от Солнца.

Для фотосинтеза растению нужны вода и углекислый газ. Воду корни поглощают из почвы, а углекислый газ поступает из воздуха через листья; минеральные вещества также приходят из почвы, но сами по себе не становятся готовой органической пищей. Свет необходим, потому что именно он даёт энергию для образования органических веществ из исходных веществ.

Созданное растением органическое вещество становится пищей для травоядного животного, а травоядное может стать пищей для хищника. Поэтому даже организм, который не ест растения напрямую, часто получает вещества и запасённую в них энергию через других участников цепи питания. Если начальные звенья таких цепей исчезают, пищи становится меньше и для организмов, расположенных выше.

При фотосинтезе растение забирает из воздуха углекислый газ и выделяет кислород. Этот обмен влияет на газовый состав атмосферы, но не означает, что растение перестаёт дышать: дыхание происходит и у растений, и у животных. Оно отличается от фотосинтеза и не требует света, тогда как образование кислорода при фотосинтезе связано с освещением.

Растения влияют на условия жизни в биосфере сразу несколькими способами: создают органическое вещество, поддерживают пищевые связи и участвуют в газообмене. Энергия Солнца благодаря фотосинтезу входит в живую природу и передаётся между организмами. Вот почему роль растений называют космической: их деятельность связывает солнечную энергию с жизнью на Земле.

Значение зелёных растений для Земли и живых организмов

Таблица показывает, какие процессы связаны с растениями и как каждый из них влияет на биосферу. Проследи связь между процессом и результатом: например, образование органического вещества помогает объяснить, откуда берётся пища для организмов. Так удобнее увидеть, что значение растений складывается из нескольких взаимосвязанных сторон.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, почему животное, которое не питается растениями, всё равно зависит от них.

1. Уточним, что животное получает органическое вещество с пищей, даже если само не ест растения.
2. Проследим возможную цепь: растение служит пищей травоядному, а травоядное — хищнику. Значит, растительная пища может передаваться животному через другие организмы.
3. Сделаем вывод: зависимость бывает не только прямой, но и опосредованной пищевыми связями.

Ответ: животное зависит от растений, потому что начало многих цепей питания связано с ними, а вместе с пищей передаются органическое вещество и энергия.

Задача 2. В комнате с растением изменили освещение. Предположите, как это повлияет на образование органических веществ и выделение кислорода.

1. Вспомним, что фотосинтез использует световую энергию, поэтому освещение — одно из условий этого процесса.
2. Если света стало меньше, фотосинтез может идти менее интенсивно. Тогда за то же время растение обычно образует меньше органических веществ и выделяет меньше кислорода.
3. Если света совсем нет, фотосинтез не происходит, хотя дыхание растения продолжается.

Ответ: при ослаблении освещения образование органических веществ и выделение кислорода обычно снижаются; точный результат зависит от силы и продолжительности света.

Задача 3. На одном участке сохранились растения, на другом их почти полностью уничтожили. Объясните возможные различия в обеспечении организмов пищей и газовом составе воздуха.

1. Сравним роль растений на обоих участках: там, где они сохранились, продолжается образование органических веществ при фотосинтезе.
2. Эти вещества служат пищей непосредственно или через другие организмы, поэтому на участке с растениями обычно лучше поддерживаются пищевые связи.
3. При фотосинтезе растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Если растений мало, этот вклад в газообмен уменьшается.

Ответ: на участке с растениями больше возможностей для обеспечения организмов пищей и энергией, а фотосинтез вносит вклад в газовый состав воздуха. Это не означает мгновенного изменения всего воздуха: на него влияют и другие процессы.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что органические вещества растение получает из почвы. Так думают, потому что корни поглощают вещества из земли, но почва даёт прежде всего воду и минеральные вещества. Органическое вещество растение образует при фотосинтезе, поэтому проверь себя вопросом: использует ли растение свет и углекислый газ, чтобы создать собственную пищу?

Ошибка: утверждать, что кислород выделяется растением всегда одинаково. Его выделение связано с фотосинтезом, для которого нужен свет; ночью фотосинтез обычно не идёт, хотя растение продолжает дышать. Чтобы проверить ответ, уточни, есть ли условия для фотосинтеза, а не просто наличие растения.

Ошибка: сводить значение растений только к выделению кислорода. Это лишь одна сторона их роли: растения ещё образуют органическое вещество, которое питает многие организмы. Проверь себя, назвав не только газообмен, но и место растений в пищевых цепях.

Ошибка: считать, что поглощение углекислого газа означает полное прекращение газообмена. При фотосинтезе растение использует углекислый газ, но оно также дышит и обменивается газами. Различай два процесса и учитывай, что фотосинтез зависит от света, а дыхание происходит постоянно.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о растительной клетке: хлоропласты содержат хлорофилл, который поглощает свет, а фотосинтезу необходимы вода, углекислый газ и освещение. С цепями питания тема связана потому, что органическое вещество растений передаётся другим организмам и служит пищей. При изучении круговорота веществ, биосферы и экосистем эти знания помогут проследить обмен веществ и энергии в природе. Они также пригодятся, чтобы оценивать влияние человека на растения и условия жизни.

Что запомнить

• Зелёные растения используют энергию солнечного света.
• При фотосинтезе из углекислого газа и воды образуются органические вещества.
• Фотосинтез сопровождается выделением кислорода.
• Органические вещества растений служат пищей для других организмов.
• Растения поглощают углекислый газ при фотосинтезе.
• Космическая роль растений связана с преобразованием энергии Солнца и поддержанием условий жизни на Земле.