§ 43. Как можно добыть энергию для жизни? 147

Определения и обозначения

Энергия — способность организма совершать работу: расти, двигаться, питаться и поддерживать жизнедеятельность. Благодаря энергии работают клетки и происходят все основные процессы жизни. Она не возникает из ничего, а переходит из одной формы в другую.

Питание — получение организмом веществ и энергии из окружающей среды. С пищей в тело поступают материалы для роста и восстановления, а также органические вещества, из которых можно высвободить энергию. Растения создают пищу сами, а животные получают её от других организмов.

Фотосинтез — образование растениями органических веществ из воды и углекислого газа с использованием энергии света. В результате световая энергия запасается в органических веществах. Так растения обеспечивают себя пищей и становятся источником пищи для многих животных.

Дыхание — высвобождение энергии из органических веществ внутри организма. При этом вещества расщепляются, и энергия становится доступной клеткам. Она нужна для движения, роста, работы органов и других жизненных процессов.

Как это устроено

Энергия нужна всем живым организмам, потому что их тело постоянно работает. Клетки растут и делятся, организм двигается, получает вещества, избавляется от ненужных продуктов и реагирует на окружающую среду. На всё это требуется энергия, поэтому без её постоянного поступления жизнь невозможна.

Растение получает энергию света благодаря зелёным частям, прежде всего листьям. Свет запускает фотосинтез: вода поступает из почвы, углекислый газ — из воздуха, а из них образуются органические вещества. Энергия света при этом как бы «запирается» в веществе и может быть использована растением позже.

Животные и человек получают энергию с пищей, потому что не умеют создавать органические вещества из воды и углекислого газа так, как это делают зелёные растения. В организм поступают растения или другие животные, уже содержащие готовые органические вещества. После переваривания они становятся доступными клеткам и могут быть использованы для получения энергии.

Во время дыхания органические вещества расщепляются внутри клеток. При этом освобождается энергия, ранее запасённая растением или поступившая с пищей. Она не исчезает бесследно, а используется на работу клеток, часть же рассеивается в окружающей среде в виде тепла.

В большинстве пищевых цепей поток энергии начинается с Солнца: растение запасает её, растительноядное животное получает вместе с пищей, а хищник — поедая это животное. Поэтому организмы связаны не только пищей, но и передачей энергии. На каждом переходе часть энергии расходуется на жизнедеятельность и рассеивается, поэтому её становится меньше.

Получение и использование энергии живыми организмами

Сначала найдите в таблице источник энергии, затем проследите, какой процесс с ним связан. Последний столбец показывает, на какую работу организма расходуется высвободившаяся энергия.

Разбор задач

Комнатное растение без готовой подкормки

Условие: объяснить, откуда получает энергию комнатное растение, если его не подкармливают готовой пищей. Нужно различать источник энергии и вещества, из которых растение строит органические соединения. Растение не остаётся без питания: оно получает необходимые вещества из воздуха, воды и почвы.

1. Листья поглощают свет, а корни получают воду и растворённые минеральные вещества.
2. Углекислый газ поступает из воздуха, и при свете в листьях идёт фотосинтез.
3. Образовавшиеся органические вещества запасают энергию света и служат растению пищей.
4. При дыхании растения эти вещества расщепляются, поэтому энергия становится доступной клеткам.

Ответ: комнатное растение получает первоначальную энергию от света. Оно само образует органические вещества при фотосинтезе, а затем получает из них энергию при дыхании.

Путь солнечной энергии к человеку через хлеб

Условие: определить, как энергия Солнца оказывается в организме человека после того, как он съел хлеб. Хлеб сделан из зерна, а зерно образовалось на растении. Значит, нужно проследить путь энергии, а не только путь продукта.

1. Злаковое растение поглощает солнечный свет и использует его при фотосинтезе.
2. В зерне накапливаются органические вещества с запасённой энергией.
3. Из зерна делают муку, а затем хлеб, который человек съедает и переваривает.
4. В клетках человека органические вещества расщепляются при дыхании, и высвободившаяся энергия используется телом.

Ответ: цепочка выглядит так: Солнце — растение — зерно — хлеб — пищеварение — дыхание — энергия клеток человека. Энергия не появилась в организме человека, а перешла и преобразовалась.

Сравнение растения и животного

Условие: сравнить получение энергии растением и животным и объяснить, почему растение может обходиться без готовой органической пищи, а животное — нет. Сначала нужно рассмотреть, откуда каждый организм получает органические вещества. Затем отдельно определить, как оба организма высвобождают энергию для клеток.

1. Растение при фотосинтезе создаёт органические вещества из воды и углекислого газа, используя свет.
2. Животное не выполняет такой фотосинтез и получает готовые органические вещества с пищей.
3. И растение, и животное используют дыхание, чтобы высвободить энергию из органических веществ.

Ответ: растение само производит органическую пищу, а животному нужно получать её от других организмов. Но способ использования этой пищи у них сходен: при дыхании энергия становится доступной клеткам.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растения получают энергию непосредственно из воды или почвы. Так думают потому, что корни поглощают воду и минеральные вещества, однако первоначальным источником энергии для фотосинтеза служит свет. Проверьте себя: спросите, что именно запускает фотосинтез.

Ошибка: путать фотосинтез и дыхание. Фотосинтез создаёт органические вещества и запасает энергию света, а дыхание расщепляет эти вещества и высвобождает энергию. Проверка простая: образование пищи — фотосинтез, получение энергии из пищи — дыхание.

Ошибка: утверждать, что животные получают энергию только из света. Животное не использует свет напрямую, а получает органические вещества с пищей и затем извлекает из них энергию. Чтобы проверить ответ, найдите в цепочке питания конкретную пищу животного.

Ошибка: считать, что энергия возникает в организме из ничего. На самом деле она переходит от Солнца к растениям, затем к животным и преобразуется при дыхании. Проверяйте рассуждение вопросом: из какого источника пришла энергия и во что она превратилась?

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении растения, роли света, а также об органических и неорганических веществах. Фотосинтез помогает объяснить пищевые цепи и взаимосвязи организмов в экосистеме. Представление о переходе энергии пригодится при изучении обмена веществ, охраны природы и рационального питания.

Что запомнить

• Энергия необходима каждому живому организму.
• Главным источником энергии для большинства организмов является Солнце.
• Растения запасают энергию света в органических веществах при фотосинтезе.
• Животные и человек получают энергию с пищей.
• При дыхании энергия органических веществ высвобождается и используется клетками.
• В пищевых цепях энергия передаётся от одних организмов к другим и постепенно рассеивается.