Космическая роль зеленых растений реферат
Обновлено: 30.06.2024
Всемирно известный русский физиолог растений К. А. Тимирязев одним из первых обратил внимание на исключительно важную, поистине космическую роль зеленого растения и на протяжении всей своей научной деятельности стремился глубоко раскрыть и обосновать его значение как посредника между Солнцем и Землей, между живой и неживой природой. По образному выражению К. А. Тимирязева, растение — это истинный Прометей, похитивший огонь с неба. Такое на первый взгляд неожиданное сравнение с могучим Прометеем — героем древнегреческих легенд, который согласно мифу похитил огонь с неба у богов и научил людей пользоваться им, основано на том, что зеленое растение способно улавливать энергию солнечного луча и запасать ее в органических веществах, образующихся при фотосинтезе.
К. А. Тимирязев постоянно стремился возможно ярче и нагляднее показать роль фотосинтеза как процесса усвоения солнечной энергии для жизни на Земле вообще и для деятельности человека в частности. В одной из публичных лекций, прочитанных еще в 1875 г., вот как красочно он описал превращения солнечной энергии в организме человека:
Да, основным источником энергии для человека было и до сих пор остается зеленое растение, поглощающее солнечные лучи и консервирующее их в виде угля, нефти и горючих газов, запасы которых и поныне являются кладовой Солнца.
В начале XX в. концепция о космической роли растений стала общепризнанной. Приведем некоторые данные, которые помогут составить представление о поистине космических масштабах фотосинтеза, коренным образом преобразующего лик нашей планеты.
В ранние геологические периоды теплый и влажный климат, а также относительно высокое содержание СО2 в атмосфере Земли содействовали пышному расцвету фотосинтезирующих растений с сильным преобладанием процессов новообразования органических веществ над их распадом. При этом все большее количество углерода из СО2 воздуха переходило в состав органических веществ, которые затем в течение длительного времени превращались в залежи каменного угля, нефти, торфа, почвенного перегноя и т. п. За многие миллионы лет, прошедших с момента появления зеленых растений на Земле, накопились огромные запасы углерода, входящего в состав различных ископаемых, а также в состав всех живых организмов и их остатков. Эти запасы достигают, по приблизительным подсчетам, 6∙10 15 г. Причем, только в таких горючих ископаемых, как каменный уголь, нефть и газы, запас углерода составляет, по последним и, вероятно, не полным еще сведениям, около десяти тысяч миллиардов тонн (10 13 т).
Кроме того, космическая роль зеленого растения заключается в существенных изменениях условий жизни на Земле, приведших в свою очередь к возникновению новых форм самой жизни, С появлением и расселением фотосинтетиков происходило изменение состава атмосферы, она постепенно обеднялась углекислым газом и вместе с тем обогащалась молекулярным кислородом, в результате чего бескислородные, или иначе, анаэробные, условия сменились аэробными. В настоящее время в атмосфере Земли имеется около 20% свободного кислорода, необходимого для дыхания большинства живых организмов. По подсчетам А. А. Ничипоровича, фактическое содержание свободного кислорода в атмосфере, равное 1,5∙10 15 г, весьма близко к тому количеству, которое должно выделиться при образовании огромных запасов восстановленного углерода (6∙10 15 г), накопившихся на Земле благодаря деятельности фотосинтетиков. Это может служить одним из доказательств того, что практически весь свободный кислород нашей атмосферы имеет биологическое происхождение.
От состава атмосферы (в частности, от содержания в ней СО2) в большой степени зависят, в свою очередь, тепловой режим и климатические условия. Ведь атмосферная углекислота вместе с парами воды поглощает инфракрасные (тепловые) лучи, испускаемые Землей, и таким образом задерживает тепло, которое наша планета рассеивает в космос. Некоторые ученые считают, что одна из важнейших причин изменения климатических условий — образования ледников и значительного похолодания — как раз и заключается в обеднении атмосферы углекислотой в результате длительной фотосинтетической деятельности растений.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Космическая роль растений уже давно доказана многими учеными. Особую роль в исследовании этого процесса сыграл российский исследователь Климент Тимирязев. Именно он доказал, что данный процесс имеет жизненно важное значение. На каких же особенностях строения основано это уникальное свойство растительных организмов?
Космическая роль зеленых растений
Все живые организмы характеризуются определенными признаками. Однако все они нуждаются в кислороде для осуществления процесса дыхания. Космическая роль растений и заключается в обеспечении всех организмов этим жизненно важным веществом. Только растения способны производить его в ходе уникального процесса, который называется фотосинтез.
Представители растений: характерные черты строения
Почему же другие организмы не производят кислород в процессе своей жизнедеятельности? Потому что только растения имеют уникальные черты строения. Прежде всего это наличие в клетке зеленых пластид хлоропластов. На внутренней поверхности этих органелл происходит процесс фотосинтеза, которым определяется космическая роль растений. Характерными признаками представителей этого царства живой природы является также наличие углевода целлюлозы в клеточной стенке. Это вещество придает поверхностному аппарату прочность и жесткость. В качестве запасного питательного вещества в цитоплазме клеток откладываются гранулы крахмала. Этот полисахарид образуется из многочисленных молекул глюкозы, синтезирующейся в процессе фотосинтеза. Для растений также характерен неограниченный рост. Это значит, что процесс количественных изменений у них происходит в течение всей жизни.
Суть процесса фотосинтеза
Итак, космическая роль растений проявляется в ходе фотосинтеза. Само название этого процесса свидетельствует об участии солнечного излучения в нем. И действительно, фотосинтез заключается в образовании органических веществ из минеральных при условии наличия квантов света. Происходит он только в зеленых пластидах хлоропластах. На их внутренней поверхности углекислый газ взаимодействует с водой. Продуктами этой уникальной химической реакции является моносахарид глюкоза и кислород. Первое вещество растения используют в качестве источника энергии для осуществления процессов жизнедеятельности. А кислород участвует в процессах дыхания абсолютно всех живых организмов.
Условия протекания фотосинтеза
Синтез органических веществ и кислорода, в котором заключается космическая роль растений на земле, возможен только при наличии солнечного света. Учеными доказано, что от его количества зависит и интенсивность фотосинтеза. Она возрастает до освещенности в 15 тысяч люкс, а после идет на спад. Осенью происходит естественное уменьшение количества солнечного света. В результате листья меняют цвет и опадают. Суть этого процесса заключается в превращении зеленых пластид в желтые и багряные, которые называются хромопласты. При этом лист уже не может выполнять свои функции и прекращает жизнедеятельность. Листопад имеет защитное значение для растений в холодный период, поскольку этот процесс практически прекращает транспирацию. Ведь терять влагу в период ее недостатка очень неразумно.
Солнечное излучение необходимо только на первой фазе фотосинтеза. Она так и называется - световая. В течение этого периода происходит накопление энергии для запуска сложной химической реакции и активации хлорофилла. После этого свет уже не нужен. Наступает темновая фаза, в ходе которой происходит накопление углеводов. Также обязательными условиями протекания фотосинтеза является наличие воды и углекислого газа.
Фотосинтез: космическая роль растений
Растения осуществляют удивительный круговорот. Они выделяют кислород, все живые организмы используют это вещество для окисления органических веществ, в результате чего выделяют углекислый газ. Именно он является необходимым условием и реагентом в процессе фотосинтеза. Способны к этому только растения. По типу питания они являются автотрофами, способными самостоятельно производить органические вещества. Космическая роль зеленых растений заключается в обеспечении необходимых условий для жизни живых организмов. Причем, если традиционно считается, что именно леса являются "легкими планеты", то на самом деле огромная часть производимого на планете кислорода приходится на долю водных растений.
Итак, космическая роль растений заключается в осуществлении процесса фотосинтеза. В его ходе в пластидах хлоропластах при наличии воды и углекислого газа происходит волшебное появление глюкозы и кислорода, необходимого для дыхания всех живых организмов, обитающих в биосфере.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Научно-практическая конференция
старшеклассников
"Науке - старт молодых"
Руководитель: Мосияченко А.Д. учитель биологии
Глава 1. Теоретическая часть ………………………………………………….5
1.1 Что такое фотосинтез. 5
1.2 Световая фаза фотосинтеза…………………………………………………. 7
1.3 Темновая фаза фотосинтеза…………………………………………………..8
1.5 Космическая роль фотосинтеза……………………………………………..10
Глава 2. Практическая часть …………………………………………………12
2.1 Экспериментальная работа по выявлению образования органических веществ в растениях в процессе фотосинтеза на свету……………………….12
2.2 Результаты экспериментальной работы……………………………………15
На планете Земля, каждую секунду используется энергия живыми существами, которая перерабатывается постоянно из одной в другую. По мере передачи этой энергии друг другу или используя ее для себя, количество энергии сильно уменьшается, но не исчезает вовсе, почему?
Цель: путем эксперимента доказать, что в растениях образуются органические вещества.
Задачи исследования:
1. Изучить необходимую литературу;
2. Поэтапно узнать, как протекает процесс фотосинтеза;
3. Обосновать космическую роль фотосинтеза;
4. Провести эксперимент, который поможет выявить образование органических веществ в растениях в процессе фотосинтеза.
Гипотеза: органические вещества образуются в растениях в процессе фотосинтеза только на свету.
Объектом изучения является фотосинтез.
Предметом изучения является космическая роль фотосинтеза.
Практическая значимость работы заключается в том, что результаты работы вызывают познавательный интерес, формируется бережное отношение к растениям.
Методы исследования : теоретические и эмпирические. К теоретическим методам относится поиск и изучение процесса фотосинтеза в научных и учебных источниках, анализ литературы в источниках по теме эксперимента. К эмпирическим методам относится наблюдение, эксперимент и его обработка, анализ работы.
Глава 1. Теоретическая часть
1.1Что такое фотосинтез?
Любое живое существо на нашей планете нуждается во всех потребностях, а именно в пище и энергии, чтобы выжить. В ходе жизнедеятельности клетки накапливают питательные вещества, образуют новые органоиды, растут, делятся, выполняют свои специфические свойства, осуществляя при этом активный синтез органических веществ - пластический обмен и расходуя энергию, запасенную в процессе энергетического обмена. Особенно активно расход энергии происходит во время роста организма. Множество организмов питаются другими существами, в то время как другие могут производить сами свои питательные элементы. Например, растения производят продукты питания, глюкозу, в процессе, который называется фотосинтезом.
Живые существа, которые потребляют готовые продукты питания, называются гетеротрофами. Они используют в качестве источника углерода и одновременно в качестве источника энергии - готовые органические вещества. К гетеротрофам относят всех животных, грибы и большинство бактерий. Гетеротрофные организмы полностью зависят от автотрофов, которые поставляют им углерод в виде готовых органических соединений.
Живые существа, которые производят сами себе продукты питания, называются автотрофами. Они способны самостоятельно синтезировать необходимые органические соединения, используя в качестве источника углерода - неорганическое вещество - углекислый газ ( СО 2 ). Для этого они используют энергию света (растения или сине - зеленые водоросли) или энергию, выделяющуюся при окислении неорганических соединений.
Для чего растениям нужна глюкоза, которая является для них пищей?
Как люди и другие живые существа, растения тоже нуждаются в потреблении пищи для поддержания жизнедеятельности. Значение глюкозы в их составе играет важную роль в следующем:
Глюкоза растениям необходима для того, чтобы производить другие органические вещества. Например, белки, жиры, углеводы, некоторые растительные сахара, которые нужны растениям для роста и других важных процессов в их жизнедеятельности.
Так же глюкоза может превращаться в крахмал, который используется при необходимости, с помощью растительных клеток. Поэтому отмершие клетки могут использоваться в качестве удобрения.
Глюкоза, которая получена в результате фотосинтеза, нужна во время дыхания для освобождения энергии. Эта энергия необходима для поддержания жизненно важных процессов в растении.
Но что же такое фотосинтез?
Фотосинтез - это химический процесс, протекающий с образованием органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов. Этот процесс очень важен для жизни на Земле, потому что именно благодаря ему выделяется кислород, который чрезвычайно необходим для организмов и от которого зависит вся жизнь. Существует суммарная формула фотосинтеза, которая отражает это:
Главным двигателем фотосинтеза является хлорофилл - пигмент, содержащийся в клетках растений, который помимо этого отвечает за зелёный окрас листьев деревьев и многих растений. Хлорофилл к тому же обладает важным свойством - способностью к поглощению солнечного света. Именно с помощью него начинается процесс фотосинтеза.
У водорослей хлорофилл содержится в хроматофорах.
Для фотосинтеза необходимы некоторые условия, без которых не может произойти процесс фотосинтеза:
Вода - прозрачная жидкость без вкуса и запаха при нормальных условиях.
Свет - солнечный свет создает хорошие условия для фотосинтеза, потому что в солнечном свете присутствует ультрафиолетовое излучение, которое оказывает хорошее влияние на растение. Так же может использоваться искусственный свет, например, свет настольной лампы, но процесс будет уже другим.
Углекислый газ - бесцветный природный газ без запаха, имеющийся в воздухе и имеющи обозначение СО 2 . Углекислый газ образуется при дыхании, когда мы выдыхаем его, а так же образуется при соединении углерода с кислородом.
Хлорофилл - зеленый пигмент, который находится в листях растений.
Питательный вещества и минералы - химические вещества и органические соединения, которые растения поглащают корнями из почвы.
При фотосинтезе выделяется две фазы: световая и темновая.
1.2 Световая фаза фотосинтеза
Световая фаза фотосинтеза - это этап фотосинтеза, при котором за счет энергии света образуются множество богатых энергией соединения АТФ и молекулы, которые являются носителями энергии.
Световая фаза происходит только в присутствии солнечного света. В таких реакциях энергия солнечного света поглощается хлорофиллом, который содержится в листьях растений и преобразуется в запасенную химическую энергию в виде молекулы АТФ и НАДФН. Световая фаза протекает в тилакоидных мембранах, не выходя за пределы хлоропласта.
Солнечный свет попадает на молекулу хлорофилла, поглощается зеленым пигментом, что приводит его в возбужденное состояние.
Идет расщепление воды, при этом протоны, под действием электронов преобразуются в атомы водорода и позже они расходуются на синтез углеводов.
На последнем этапе световой фазы фотосинтеза происходит синтез молекулы АТФ, которая представляет собой органическое соединение и играет роль выработки энергии в биологических процессах.
При световой фазе происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами, а именно:
Синтез молекулы АТФ
Образование молекулы НАДФ·Н 2
Кислород переходит в атмосферу, молекулы АТФ и НАДФ·Н 2 переходят в строму хлоропласта, а так же кислород участвует в процессе последующей фазы - темновой фазы.
1.3 Темновая фаза фотосинтеза
Темновая фаза фотосинтеза - это этап фотосинтеза, протекающий в строме хлоропласта. Темновая фаза не зависит от солнечного света, потому что нужная энергия для стромы хлоропласта запасена в молекуле АТФ.
Но процесс темновой фазы не будет продолжаться, если растение будет лишено света на слишком продолжительное время, так как во время темновой фазы используются продукты световой фазы.
В темновой фазе с участием АТФ и НАДФН происходит восстановление СО 2 до глюкозы.
1.4 Значение фотосинтеза
Именно благодаря фотосинтезу, ежегодно из атмосферы поглощаются углекислый газ и кислород. Фотосинтез является основным источником образования органических соединений. Из кислорода образуется озоновый слой, который защищает растение от ультрафиолетовой радиации.
Таким образом, мы можем сказать, что фотосинтез так же является способом, благодаря которому формируются корни, стебли, листья, побеги, цветы и плоды. Без фотосинтеза растения не смогут расти и размножаться
Растения известны как продуценты, то есть являются автотрофами. Они способны синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза. Продуценты являются первым звеном пищевой цепи.
Например, в водной системе водоросли и некоторые растения составляют пищевую цепочку, и они служат пищей для более крупных организмов. Без процесса фотосинтеза жизнь в водной среде была бы невозможна.
Фотосинтез превращает углекислый газ в кислород. Углекислый газ из атмосферы поступает в растение, а в конечном итоге выделяется в виде кислорода.
Сейчас в нашем мире катастрофически растет уровень углекислого газа, который образуется из-за загрязнения воздуха, а именно пожары, выбросы в атмосферу выхлопных газов от автомобиля, промышленных станций и т.д., любой процесс, который может устранить углекислый газ из атмосферы, является экологически важным.
Процесс фотосинтеза зависит от интенсивности солнечного света. Там, где солнечного света много и он обилен весь год, а вода является не ограничивающим фактором, растения растут очень быстро и могут стать большими.
А где-то происходит всё наоборот. Например, фотосинтез в глубоких частях океана встречается очень редко, а свет не проникает в эти слои океана, и в результате этого растительность там бесплодна.
1.5 Космическая роль фотосинтеза
Все зеленые растения являются посредниками между нашей планетой и Солнцем. Они улавливают энергию небесного света и обеспечивают возможность существования жизни на нашей планете.
Фотосинтез представляет собой процесс, о котором можно говорить в космических масштабах, так как в свое время способствовал преображению образа нашей планеты. Благодаря реакциям, происходящим в зеленых листьях, энергия солнечного света не рассеивается в пространстве. Она переходит в химическую энергию вновь образованных органических веществ.
Для человеческой жизни продукты фотосинтез нужен не только для пищи, но и для осуществления хозяйственной деятельности. Однако, человеку нужны не только лучи Солнца, которые попадают на нашу планету в настоящее время. Но и нужны необходимые продукты жизнедеятельности, которые были получены в далекое время, около миллиона лет тому назад. Они представлены нам, как каменный уголь, горючие газы, нефть, торфяные месторождения.
Растения осуществляют необычный, удивительный круговорот. Они выделяют кислород , который используют все живые организмы для окисления органических веществ, в результате чего выделяют углекислый газ. Именно углекислый газ является важным компонентом в процессе фотосинтеза. Способны к этому только растения. Космическая роль зеленых растения заключается в том, что они обеспечивают необходимые условия для жизни живых организмов. В ходе фотосинтеза в пластидах хлоропласта при наличии воды и углекислого газа происходит появление глюкозы и кислорода, который необходим для дыхания всех живых организмов, обитающих на Земле. Ведь фотосинтеза жизнь на Земле просто бы не существовала.
Таким образом, основным источником тепла и света является космическое тело - Солнце. А зелёные растения - это единственные организмы на нашей планете, которые способны усваивать энергию солнечного света и переносить ее в химическую энергию органических веществ.
Растения должны быть в необходимом порядке в школьных классах, в доме, в помещении, где скапливается большое количество людей. Так как зелёные растения регулируют содержание кислорода и углекислого газа в воздухе, улучшают микроклимат и просто являются украшением каждой комнаты. Всё это способствует сохранению здоровья.
Космическая роль зеленых растений — это не просто высокопарная фраза, призванная как можно выше оценить значение растений и важность бережного отношения к ним. Растения действительно играют жизнеопределяющую роль на Земле. Процессы жизнедеятельности любого организма требуют энергии. Основным и первоначальным источником энергии на Земле является энергия Солнца, доходящая до нас в виде солнечных лучей. Однако животные, грибы и бактерии не могут ее использовать в таком виде. Мы питаемся органическими веществами и уже из них получаем энергию. Растения же могут воспринимать солнечную энергию и преобразовывать ее в энергию химических связей органических молекул. Таким образом, растения дают пищу почти всему остальному живому миру на Земле.
Растения синтезируют органические вещества из неорганических под действием солнечного света. Этот процесс называется фотосинтезом. В результате фотосинтеза образуются простые углеводы, далее растения из них могут синтезировать другие более сложные углеводы, белки и жиры.
Следствием процесса фотосинтеза является накопление органических веществ на Земле. Например, газ, нефть и уголь имеют органическое происхождение.
Кроме преобразования энергии Солнца в энергию химических связей органических веществ, растения играют и другие важные значения. Благодаря растениям в атмосфере обеспечивается постоянство содержания углекислого газа (0,03% от объема воздуха). Все живые организмы постоянно дышат, и если бы растения не поглощали углекислый газ, то его количество в воздухе увеличивалось, что могло бы привести к плачевным последствиям. Растения используют углекислый газ как один из компонентов при образовании органических веществ. Поэтому важно охранять растительный покров Земли. Углекислый газ выделяется не только при дыхании, его очень много выделяется при горении топлива, гниении органики.
Растения выделяют в атмосферу кислород. Его используют для дыхания подавляющее большинство живых организмов на Земле. Если количество растений уменьшится, то уменьшится и доля кислорода в воздухе. В воздухе кислорода 21%. В процессе дыхания органические вещества окисляются, и вырабатывается энергия необходимая живым организмам для их жизнедеятельности.
Когда на Земле жизнь только зарождалась и растений еще не было, кислород в атмосфере почти отсутствовал.
Кислород важен не только для дыхания. В атмосфере на высоте около 25 км под действием солнечного излучения из него образуется озон. Озон задерживает губительные для живого ультрафиолетовые лучи. Таким образом, растения еще раз дают возможность жить всем остальным организмам.
Еще одно значение растений — это участие в образовании почвы. Остатки живых организмов, в том числе и растений, образуют перегной. Перемешиваясь с разрушенными горными породами, создается особый плодородный слой — почва. Не маленькую роль в образовании почвы играют корни растений.
Читайте также: