§ 25. Как можно добыть энергию для жизни?

Определения и обозначения

Энергия — необходимое для жизненных процессов условие. Организм расходует её, чтобы расти, двигаться, поддерживать работу своих частей и выполнять другие действия. Без энергии жизнь невозможна: она нужна и маленькому проростку, и крупному животному.

Органические вещества — вещества, из которых строятся тела организмов и при расщеплении которых может высвобождаться энергия. Они содержатся в растениях, животных и грибах. Такие вещества нужны не только как материал для тела, но и как источник энергии при дыхании.

Фотосинтез — образование растением органических веществ из воды и углекислого газа с использованием энергии света. В результате растение получает вещества, необходимые для построения тела, и запасает в них энергию. Поэтому свет помогает растению создавать пищу, но сам не становится частью этой пищи.

Дыхание — процесс, при котором организм получает энергию, расщепляя органические вещества. Эту энергию клеткам можно использовать для жизненных процессов. Дыхание происходит у растений, животных и грибов, поэтому оно не означает просто вдох и выдох.

Как это устроено

Энергия нужна всем организмам, потому что любое действие и изменение в живом теле требует затрат. Растение тратит её на рост и образование новых частей, а животное — например, на движение и работу органов. Даже когда организм не двигается заметно, внутри него продолжаются процессы, которым нужна энергия. Поэтому каждому живому существу необходим источник энергии.

Зелёные растения получают энергию света и используют её при фотосинтезе. Вода поступает к ним из почвы, а углекислый газ — из воздуха. Из этих веществ растение образует органические вещества, которые использует для построения своего тела и может запасать. Если света недостаточно, фотосинтез идёт слабее: растению труднее образовывать новые органические вещества.

Животные и грибы не образуют органические вещества из воды и углекислого газа так, как это делают зелёные растения. Они получают готовые органические вещества, поедая другие организмы или их части. Например, животное может съесть растение или другое животное, а гриб использует вещества из того, на чём растёт. Так пища становится источником веществ для тела и будущего получения энергии.

Чтобы получить энергию из органических веществ, организм расщепляет их при дыхании. Высвобождаемая энергия идёт на рост, движение и другие процессы. Дыхание происходит не только у животных: растениям тоже нужна энергия, хотя они умеют образовывать органические вещества при фотосинтезе. Поэтому растение дышит постоянно, и наличие света не отменяет дыхания.

Питание, фотосинтез и дыхание связаны, но это не один и тот же процесс. Питание помогает получить необходимые вещества, а зелёному растению фотосинтез позволяет создать органические вещества с помощью света. Затем при дыхании из органических веществ высвобождается энергия. Значит, пища — это не готовая энергия, а вещества, из которых организм может её получить.

Как организмы получают вещества и энергию

Сначала найдите в таблице нужный организм, а затем сравните два столбца: откуда он получает вещества и как получает энергию. Это помогает не путать пищу с энергией, которую организм высвобождает при дыхании. У растений органические вещества образуются при фотосинтезе, но энергию для жизненных процессов они тоже получают при дыхании.

Разбор задач

Задача 1. Зачем проростку нужен свет, если он получает воду из почвы?

Нужно различить роль воды и роль света. Вода поступает в растение из почвы, но одной воды недостаточно, чтобы образовать органические вещества. Для этого растению нужны также углекислый газ и энергия света.

1. Определяем, что вода — одно из веществ, необходимых для фотосинтеза.
2. Вспоминаем: при фотосинтезе растение использует свет, воду и углекислый газ, чтобы образовывать органические вещества.
3. Связываем результат с ростом: органические вещества нужны проростку для построения тела.

Ответ: свет нужен проростку как источник энергии для фотосинтеза. Вода из почвы сама по себе не заменяет ни свет, ни углекислый газ и не позволяет растению образовать все необходимые органические вещества.

Задача 2. Откуда животное получает органические вещества и как извлекает из них энергию?

В условии спрашивают о двух разных вещах: сначала о том, откуда берутся вещества, а затем о том, как организм получает из них энергию. Если объединить эти вопросы, можно ошибочно решить, что животное получает энергию прямо из света или просто из факта поедания пищи.

1. Находим источник органических веществ: животное получает их с пищей, поедая растения, другие организмы или их части.
2. Уточняем, что пища приносит организму вещества, а не готовое движение или энергию.
3. Называем процесс получения энергии: при дыхании органические вещества расщепляются, и энергия высвобождается.

Ответ: животное получает органические вещества с пищей, а энергию из них — при дыхании. Питание и дыхание связаны, но выполняют разные роли.

Задача 3. В комнате стоит зелёное растение. Почему оно не может жить только за счёт света и воды?

Проверим, хватает ли перечисленных условий для образования органических веществ и поддержания жизни. Свет и вода важны, но растение нуждается и в других веществах. Кроме того, фотосинтез не отменяет дыхание, которое даёт энергию для жизненных процессов.

1. Вспоминаем, что для фотосинтеза растению нужны свет, вода и углекислый газ.
2. Добавляем минеральные вещества: растение поглощает их из почвы, и они также необходимы ему.
3. Разделяем процессы: при фотосинтезе органические вещества образуются, а при дыхании из них высвобождается энергия.

Ответ: одного света и воды недостаточно. Растению нужны углекислый газ и минеральные вещества, а энергию для жизненных процессов оно получает при дыхании органических веществ.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что растения получают готовую пищу из почвы. Так можно подумать, потому что корни поглощают вещества из земли, однако органические вещества зелёное растение образует при фотосинтезе. Из почвы оно получает воду и минеральные вещества. Проверьте себя: если речь о готовой органической пище, спросите, образовалась ли она в самом растении при фотосинтезе.

Ошибка — считать фотосинтез и дыхание одним процессом. Оба связаны с органическими веществами, но при фотосинтезе они образуются, а при дыхании расщепляются и высвобождается энергия. Эти процессы выполняют разные задачи. Чтобы проверить ответ, спросите себя: организм сейчас создаёт органические вещества или получает из них энергию?

Ошибка — думать, что растения дышат только ночью. Днём заметен фотосинтез, и из-за этого может показаться, будто дыхание ему мешает или заменяется им. На самом деле растению дыхание нужно постоянно, потому что энергия требуется в течение всей жизни. Проверка простая: фотосинтез зависит от света, а дыхание продолжается и днём, и ночью.

Ошибка — считать, что свет непосредственно питает животное. Свет может быть источником энергии для фотосинтеза, но животное получает органические вещества, поедая другие организмы или их части. Затем оно высвобождает энергию из этих веществ при дыхании. Проверьте себя: если организм животное, ищите источник веществ в пище, а не в солнечном свете.

Связь с другими темами

Чтобы понять эту тему, нужно знать, что живые организмы питаются, растут и состоят из веществ. Она связана с изучением питания растений, животных и грибов: способы получения органических веществ у них различаются. Эти различия помогают понять круговорот веществ в природе, когда вещества переходят от одних организмов к другим. Знание о фотосинтезе и дыхании пригодится при изучении экосистем и пищевых цепей: оно объясняет, откуда организмы получают вещества и энергию.

Что запомнить

• Энергия нужна всем живым организмам.
• Зелёные растения образуют органические вещества при фотосинтезе.
• Для фотосинтеза нужны свет, вода и углекислый газ.
• Животные получают органические вещества с пищей.
• При дыхании из органических веществ высвобождается энергия.
• Растения тоже дышат, и дыхание происходит постоянно.