§ 19. Растения-производители

Определения и обозначения

Производители — организмы, которые создают органические вещества из неорганических. К ним относят растения, потому что они сами образуют пищу из воды и углекислого газа. Это понятие помогает понять, откуда в природе берутся вещества, которыми затем питаются животные и другие организмы.

Фотосинтез — процесс образования органических веществ из воды и углекислого газа на свету. Во время фотосинтеза выделяется кислород. Знание этого процесса объясняет, как растение получает пищу и почему оно обогащает воздух кислородом.

Хлорофилл — зелёное вещество растений, поглощающее энергию света. Он находится главным образом в клетках листьев и необходим для фотосинтеза. Поэтому зелёные части растения обычно лучше всего приспособлены к образованию органических веществ.

Органические вещества — вещества, которые растение создаёт и использует для роста и получения энергии. К ним относятся, например, сахар и крахмал. Они нужны для построения клеток, жизнедеятельности организма и могут откладываться растением про запас.

Как это устроено

Для фотосинтеза растению нужны вода, минеральные вещества из почвы, углекислый газ из воздуха и свет. Вода участвует в образовании новых веществ, а минеральные вещества необходимы для работы клеток и построения организма. Углекислый газ даёт материал для создания органических веществ, а свет поставляет энергию для этого процесса. Если хотя бы одного необходимого условия нет, фотосинтез ослабевает или прекращается.

Корни поглощают из почвы воду с растворёнными минеральными веществами, потому что их клетки соприкасаются с почвенным раствором. Затем вода перемещается по стеблю к листьям, где идёт фотосинтез. Листья получают углекислый газ из воздуха через очень маленькие отверстия на своей поверхности. Такое разделение работы позволяет корням снабжать растение водой, а листьям — использовать свет и газ.

Хлорофилл поглощает энергию света, поэтому без него образование органических веществ невозможно. Поглощённая энергия помогает преобразовать воду и углекислый газ в новые вещества. Особенно много хлорофилла в зелёных частях растения, прежде всего в листьях. Именно поэтому листья обычно являются главным местом фотосинтеза.

Часть созданных органических веществ сразу расходуется на рост и жизнедеятельность растения. Из них строятся новые клетки, стебли, листья, корни и плоды, а при дыхании они помогают получать энергию. Избыток веществ растение может превращать в запас, например откладывать крахмал в семенах, корнях или клубнях. Благодаря запасам растение переживает неблагоприятные условия и обеспечивает развитие новых органов.

Растения служат источником пищи для многих организмов, потому что первыми создают органические вещества в пищевых цепях. Животные получают эти вещества, поедая растения или других животных, которые ими питаются. Одновременно при фотосинтезе в воздух выделяется кислород, необходимый для дыхания большинства организмов. Поэтому растения называют производителями и считают важной частью природных сообществ.

Что нужно растению для фотосинтеза и что образуется

Читая таблицу, сначала проследите путь веществ: из почвы поступают вода и минеральные вещества, а из воздуха — углекислый газ. Затем найдите условие процесса — свет, который поглощает хлорофилл. В конце проверьте результаты фотосинтеза: образуются органические вещества и выделяется кислород.

Разбор задач

Задача 1. Вещества из почвы и воздуха

Назовите, какие вещества поступают в растение из почвы и какие — из воздуха для фотосинтеза. Нужно распределить вещества по источникам, а не просто перечислить все условия процесса. Учитывайте, через какие органы они попадают в растение.

1. Определяем вещества, которые находятся в почвенном растворе: это вода и растворённые в ней минеральные вещества.
2. Вспоминаем, что корни поглощают почвенный раствор и передают его в другие части растения.
3. Из воздуха растение получает углекислый газ, который поступает главным образом в листья.

Ответ: из почвы через корни поступают вода и минеральные вещества, а из воздуха через листья — углекислый газ. Свет не поступает из почвы или воздуха как вещество, но даёт энергию фотосинтезу.

Задача 2. Растение в темноте

Растение долго находилось в темноте и перестало нормально образовывать органические вещества. Нужно объяснить причину, связав условие опыта с механизмом фотосинтеза. Наличие воды и углекислого газа само по себе не заменяет свет.

1. Фотосинтез происходит только при наличии света, потому что для образования органических веществ требуется энергия.
2. Хлорофилл поглощает эту энергию, но в темноте ему нечего поглощать.
3. Значит, образование новых органических веществ резко ослабевает, даже если растение продолжает получать воду.

Ответ: в темноте фотосинтез не может идти нормально, так как отсутствует световая энергия. Хлорофилл без света не обеспечивает образование органических веществ из воды и углекислого газа.

Задача 3. Пузырьки в аквариуме

На свету у водного растения появились пузырьки газа. Требуется определить, какой процесс мог вызвать их появление, и объяснить, почему растение считают производителем. Для ответа нужно связать наблюдение с условиями фотосинтеза и его результатами.

1. В аквариуме есть вода, а из неё растение получает необходимые вещества; на свету работает хлорофилл.
2. Водное растение использует углекислый газ и энергию света, создавая органические вещества.
3. Одним из результатов фотосинтеза становится кислород, который может собираться в виде пузырьков и выделяться в воду.

Ответ: пузырьки, вероятно, состоят главным образом из кислорода, выделившегося при фотосинтезе. Растение считают производителем, потому что оно одновременно образует органические вещества из неорганических.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать, что растение получает готовую пищу из почвы. Так думают, потому что корни действительно поглощают вещества из почвы, но это вода и минеральные вещества. Проверка проста: вспомните, что органические вещества образуются в зелёных частях растения при фотосинтезе.

Ошибка 2. Путать дыхание и фотосинтез. Ошибка возникает из-за того, что оба процесса связаны с газами и органическими веществами. Проверьте себя: фотосинтез требует света и создаёт органические вещества, а дыхание идёт постоянно и даёт энергию.

Ошибка 3. Думать, что для фотосинтеза нужен только солнечный свет. Свет действительно необходим, но без воды, углекислого газа и хлорофилла процесс невозможен. Перед ответом перечислите все условия фотосинтеза, а не одно самое заметное.

Ошибка 4. Считать, что кислород образуется только из углекислого газа. Такое упрощение нарушает описание всего процесса, в котором участвуют и вода, и углекислый газ. Правильнее запомнить результат целиком: из воды и углекислого газа на свету образуются органические вещества, а кислород выделяется.

Связь с другими темами

До изучения этой темы нужно знать, что растение состоит из органов. Корни получают из почвы воду и минеральные вещества, а другие органы проводят их к листьям. Эти знания помогают понять, как растение снабжается всем необходимым для фотосинтеза.

Тема связана с питанием и дыханием растений, но эти процессы нельзя смешивать. При фотосинтезе растение создаёт органические вещества на свету, а при дыхании использует их для получения энергии. Оба процесса необходимы растению, однако выполняют разные задачи.

Понятие растений-производителей понадобится при изучении пищевых цепей. Именно растения создают органические вещества, с которых часто начинается передача пищи и энергии в природе. Поэтому от их состояния зависят многие связи между организмами.

Что запомнить

• Растения называют производителями, потому что они создают органические вещества.
• Фотосинтез происходит на свету.
• Для фотосинтеза нужны вода, углекислый газ и хлорофилл.
• Воду и минеральные вещества растение получает из почвы.
• Углекислый газ поступает из воздуха.
• При фотосинтезе образуются органические вещества и выделяется кислород.