§ 28. Космическая роль зеленых растений

Определения и обозначения

Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды на свету; при этом выделяется кислород. Благодаря этому процессу растение получает вещества, необходимые ему для роста, а энергия Солнца становится запасённой в пище.

Хлорофилл — зелёный пигмент клеток растений, поглощающий световую энергию для фотосинтеза. Он помогает растению использовать солнечный свет, без которого образование органических веществ не может идти как обычно.

Органические вещества — вещества, которые растения создают в процессе фотосинтеза и используют для роста и жизнедеятельности. Они также становятся пищей для других организмов, поэтому фотосинтез связан с питанием животных и человека.

Космическая роль зелёных растений — значение растений в преобразовании энергии Солнца, образовании органических веществ и поддержании состава атмосферы. Растения связывают энергию Солнца с жизнью организмов и влияют на количество кислорода в окружающей среде.

Как это устроено

Для фотосинтеза необходимы свет, вода и углекислый газ, потому что именно они обеспечивают процесс энергией и исходными веществами. Свет приходит от Солнца, воду растение поглощает корнями из почвы, а углекислый газ получает из воздуха через листья. Каждый участник выполняет свою роль: свет даёт энергию, вода и углекислый газ используются при образовании органических веществ. Если одного из необходимых условий не хватает, фотосинтез замедляется или прекращается.

В зелёных клетках находится хлорофилл, который поглощает световую энергию. Эта энергия позволяет растению преобразовать воду и углекислый газ в органические вещества. Сначала свет улавливается хлорофиллом, затем энергия используется в процессе образования веществ, которые растение может накапливать и расходовать. Так растение не просто получает готовую пищу, а создаёт её само.

При фотосинтезе образуется кислород, который выходит из растения в окружающую среду. Это происходит потому, что фотосинтез преобразует исходные вещества и сопровождается выделением кислорода. Благодаря множеству зелёных растений кислород пополняет атмосферу, где он нужен многим живым организмам для дыхания. Поэтому состояние растительного мира связано с составом воздуха на Земле.

Органические вещества, созданные растением, нужны ему самому: из них строятся части тела и получается материал для жизненных процессов. Но ими питаются и другие организмы — например, растительноядные животные. Затем животное может стать пищей для хищника, поэтому вещества растений передаются по цепи питания. Так фотосинтез связывает жизнь зелёного растения с жизнью организмов, которые напрямую его не едят.

Световая энергия не исчезает после того, как её поглотил хлорофилл: часть этой энергии запасается в органических веществах. Когда растение или питающееся им животное служит пищей другому организму, запасённая энергия становится доступна следующему звену цепи. Растения преобразуют энергию, приходящую от Солнца, в форму, которую могут использовать живые организмы. Поэтому их роль называют космической: она связывает космический источник энергии — Солнце — с жизнью на Земле.

Фотосинтез и его значение

Читайте таблицу слева направо: сначала определите участника или источник, затем проследите его роль и результат. Так видна связь между условиями фотосинтеза и его итогами. По последней строке можно понять, как работа растения связана с жизнью других организмов.

Разбор задач

Задача 1

Назовите условия, необходимые зелёному растению для фотосинтеза, и укажите, откуда оно получает воду и углекислый газ. Чтобы ответить, нужно вспомнить, что именно требуется растению для образования органических веществ. Затем следует сопоставить каждое вещество с его источником.

1. Перечислим необходимые условия: растению нужны свет, вода и углекислый газ, а световую энергию поглощает хлорофилл.
2. Определим источники: воду корни поглощают из почвы, а углекислый газ поступает из воздуха через листья.
3. Свяжем условия с их ролью: свет даёт энергию, вода и углекислый газ используются при образовании органических веществ.

Ответ: для фотосинтеза нужны свет, вода, углекислый газ и хлорофилл. Воду растение получает из почвы корнями, а углекислый газ — из воздуха через листья. Световую энергию хлорофилл поглощает и помогает использовать в процессе.

Задача 2

В комнате растение несколько дней держали в темноте. Объясните, почему фотосинтез в этих условиях не может идти как обычно. Здесь важно не смешивать два процесса: фотосинтез и дыхание растения. Для решения выясним, что именно обеспечивает каждый из них.

1. Вспомним, что при фотосинтезе хлорофилл поглощает световую энергию.
2. Поскольку растение находится в темноте, необходимой световой энергии нет. Поэтому фотосинтез не может идти как обычно и образование новых органических веществ прекращается или резко ограничивается.
3. Отделим от этого дыхание: оно не является фотосинтезом и продолжается в темноте. Следовательно, отсутствие света останавливает не все процессы в растении.

Ответ: без света фотосинтез не идёт как обычно, потому что для него нужна световая энергия. При этом дыхание растения продолжается, так как это отдельный процесс. Поэтому неверно говорить, что в темноте растение совсем перестаёт жить.

Задача 3

Объясните, как фотосинтез одного зелёного растения может быть связан с жизнью животного, которое питается другим животным. В условии есть несколько звеньев: растение, животное, питающееся растением, и животное, которое ест его. Нужно проследить не только передачу пищи, но и запасённой энергии.

1. Зелёное растение при фотосинтезе создаёт органические вещества и запасает в них энергию Солнца.
2. Первое животное ест растение и получает его органические вещества с запасённой энергией.
3. Второе животное питается первым и получает часть веществ и энергии через него. Значит, связь с фотосинтезом сохраняется даже для животного, которое не ест растения напрямую.

Ответ: растение создаёт органические вещества при фотосинтезе, а первое животное получает их, питаясь растением. Животное-хищник получает вещества и запасённую энергию, поедая это животное. Так солнечная энергия проходит по цепи питания от растения к животным.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что растения получают готовые органические вещества из почвы. Так могут думать, потому что корни действительно всасывают из почвы необходимые вещества. Но органические вещества растение создаёт при фотосинтезе; проверь себя вопросом: откуда берётся пища, если в почве её не добавляли?

Ошибка — утверждать, что при фотосинтезе растение поглощает кислород. Это путают с дыханием, во время которого растение использует кислород. При фотосинтезе кислород выделяется, а дыхание — отдельный процесс; проверь себя, уточнив, о каком процессе идёт речь.

Ошибка — думать, что фотосинтез происходит без света. Иногда фотосинтез смешивают с другими процессами растения, которые могут идти и в темноте. Но свет даёт энергию для фотосинтеза; проверь ответ вопросом: откуда растение возьмёт энергию для образования органических веществ ночью?

Ошибка — считать, что солнечная энергия создаётся самим растением. Растение не производит энергию, а преобразует световую энергию и запасает её в органических веществах. Такое заблуждение возникает, когда путают создание пищи с созданием энергии; проверь себя, назвав источник света — Солнце.

Связь с другими темами

Для понимания фотосинтеза пригодятся знания о клетках растений, корнях и листьях: корни поглощают воду, а листья взаимодействуют с окружающей средой. Тема связывает строение листа и питание растений с цепями питания, потому что вещества, созданные растением, переходят к другим организмам. Фотосинтез также связан с круговоротом веществ и составом атмосферы. Эти знания помогут разбираться в экосистемах и пищевых связях, а также объяснять значение растений для жизни на Земле.

Что запомнить

• Фотосинтез происходит на свету.
• Для фотосинтеза нужны вода и углекислый газ.
• Хлорофилл поглощает световую энергию.
• При фотосинтезе образуются органические вещества.
• В процессе фотосинтеза выделяется кислород.
• Органические вещества растений служат источником пищи и энергии для многих организмов.
• Зелёные растения преобразуют энергию Солнца и влияют на состав атмосферы.