Сейчас трудно себе представить, что на нашей планете, на самых ранних этапах ее развития, не существовало никаких органических веществ, а свет и тепло Солнца не достигали земной поверхности. По современным представлениям, атмосфера тогда представляла собой раскаленную паро-газовую смесь, содержащую ядовитые сернистые и хлористые соединения, а также пары воды. Через эту плотную темно-серую мглу не пробивался ни один лучик света. Земля также была раскалена и представляла собой громадный единый огнедышащий Вулкан. Не существовало климатических поясов, высокая температура на полюсах и на экваторе была практически одинаковой. Такое состояние продолжалось до тех пор, пока температура на земле и в атмосфере не опустилась ниже 100 градусов. Пары воды конденсировались, и водные массы заполнили впадины на земной поверхности. Появилась первичная гидросфера. Атмосфера существенно просветлилась. Солнечные лучи под разными углами стали достигать земного шара, появились первичные климатические зоны. Чем меньше был угол падения, тем длиннее путь солнечного луча к земной поверхности, тем меньше тепла она получает. Поэтому чем ближе к полюсам, тем холоднее, а чем ближе к экватору, тем теплее.
С этого времени основным генератором тепла на нашей планете стала не эндогенная (связанная с радиоактивностью) составляющая, а Солнце. Именно оно во все последующие времена давало Земле тепло и свет, без чего невозможна жизнь на континентах и шельфовых зонах океанов. Если представить себе, что Солнце вдруг погаснет, то Земля превратится в темную, замерзшую планету.
Таким образом, первичным источником питания для большинства живых организмов непосредственно являлась солнечная энергия.
Сравнительно недавно, по мере расширения океанологических исследований, была обнаружена жизнь и в глубоководных зонах современных океанов, куда не проникает солнечный свет. Еще в январе 1960 года, французский исследователь Ж. Пикар и американский подводник Д. Уолш на батискафе «Триест», построенным отцом Жака Опостом Пикаром, достигли дна Марианской впадины. До этого времени считалось, что жизнь на таких глубинах (более 10 км) невозможна. Каково же было удивление исследователей, когда в иллюминатор они увидели рыбу, похожую на камбалу, а затем и неестественно бледную креветку. За последние годы живые организмы больших глубин установлены во многих местах. Особенно большие их скопления встречаются в местах выхода на поверхность дна раскаленных глубинных газов и термальных вод в зонах активного современного вулканизма. Эти эманации и гидротермы, которые получили название «черные курильщики» за их преобладающую окраску, поставляют большие количества различных химических веществ, в том числе и токсичный сероводород, губительный для большинства организмов. Однако здесь в и
Почему Солнце — это основной источник энергии на Земле?
Солнце называют основным источником энергии на Земле. Но почему? Ведь есть же и ископаемые ресурсы, и энергия ветра, и гидроэнергетика. Неужели и без Солнца мы не смогли бы согреть наши дома с помощью этих источников энергии?
Дело в том, что энергия не возникает из ничего, она просто переходит из одной формы в другую. Так, когда ветер крутит лопатки ветровой турбины, происходит преобразование ветряной энергии в электрическую. Когда же подключенный к розетке вентилятор создает прохладу в комнате, он наоборот, преобразует электрическую энергию в ветер. Однако в конце концов основным источником почти всей энергии на Земле является Солнце. То есть на Земле происходит круговорот энергии, но изначально на нашу планету энергия приходит от Солнца.
Именно солнечный свет разогревает атмосферу, в результате чего в ней возникают циркуляции воздуха. Так энергия звезды преобразуется в ветряную энергию. Также без солнечной энергии невозможен круговорот воды в природе, ведь именно под воздействием тепла нашей звезды вода испаряется с поверхности океанов. И именно благодаря круговороту воды на Земле регулярно происходят дожди, которые и наполняют наши реки водой и тем самым помогают добывать энергию гидроэлектростанциям. Все большей популярностью пользуются солнечные батареи, которые преобразовывают солнечное излучение в электрический ток.
Когда Солнце освещает растения, внутри них начинает происходить фотосинтез – образование органики. Таким образом энергия звезды переходит в химическую энергию растений, помогая им расти. Сами растения являются пищей, то есть источником энергии для травоядных животных, которыми в свою очередь питаются хищники, в том числе и человек. Другими словам, все пищевые цепочки на Земле начинаются с растений и водорослей, которые в свою очередь растут за счет солнечного света.
Все углеводородные ресурсы (нефть, газ, уголь) – это органика, образовавшаяся за сотни миллионов лет из-за умерших растений. Химическая энергия этого топлива была когда-то получена из солнечной энергии.
Лишь про ядерную и геотермальную энергию можно сказать, что она получена не из солнечного света, однако доля этих источников тепла ничтожно мала.
Для иллюстрации важности Солнца достаточно посмотреть на удаленные от него планеты и спутники. На Уране и Нептуне температура держится в районе –200° С, а на Плутоне не поднимается выше –220° С! Если бы не солнечный свет, на Земле было бы ещё холоднее.
Список использованных источников
ГДЗ биология 6 класс Пасечник, Суматохин, Калинова Просвещение 2019-2020 Задание: 31 Фотосинтез
Стр. 132. Вспомните
№ 1. Какие вещества входят в состав растений?
В растениях содержатся разные группы веществ. Это и органические соединения – жиры, белки, углеводы или крахмал, нуклеиновые кислоты, и минеральные соли. Также в их состав входит вода и в малых количествах витамины.
№ 2. Какова роль хлоропластов в жизни растений?
Хлоропласты – это пластиды зеленого цвета, которые содержатся в клетках фотосинтезирующих эукариот – растений. Благодаря содержанию в них хлорофилла возможен процесс поглощения энергии и света и превращения их в органические вещества с выделением кислорода в воздух.
Стр. 133. Вопросы после параграфа
№ 1. Что такое фотосинтез?
Фотосинтез – это процесс, когда во всех клетках, содержащих хлорофилл, происходит образование из неорганических веществ (вода, углекислый газ) органических под воздействием энергии света.
№ 2. Какие приспособления имеют растения к улавливанию световой энергии?
В результате влияния различных условий светового режима у растений выработались особые приспособительные свойства. Например, величина листовой пластинки – они могут быть широкие и узкие, длинные и короткие. У растений-светолюбов ориентация листьев вертикальная, либо имеет разный угол по отношению к лучам солнца, чтобы исключить перегрев и избыточный свет.
У многих представителей такого вида растений поверхность листовой пластины блестящая, густо опушена, покрыта светлым восковым налетом. Это способствует хорошему отражению чрезмерно палящих солнечных лучей, либо послаблению их воздействия.
У теневыносливых растений листья ориентированы к свету всей поверхностью своей листовой пластины и располагаются таким образом, чтобы не затемнять соседние листья. Благодаря тонкой прозрачной кожице на листьях солнечные лучи также хорошо попадают на их поверхность.
№ 3. Какова роль хлорофилла в процессе фотосинтеза?
Хлорофилл, который содержится в хлоропластах растения, не только придает его листьям, побегам и другим частям зеленую расцветку. Он также выполняет функцию поглощения, преобразования и дальнейшей транспортировки энергии солнечного света. Улавливание света является главным условием для процесса фотосинтеза – преобразования неорганических веществ (воды и углекислого газа) в органические.
№ 4. Почему у растений, растущих рядом с цементным заводом, фотосинтез идёт менее интенсивно?
В результате работ на цементном заводе происходит выброс большого количества пыли, микроскопические частички которой оседают на листьях растения, покрывая их поверхность тонким слоем. Из-за этого прозрачная кожица пластинок листьев становится мутной, сквозь нее начинает плохо поступать солнечный свет. Соответственно, и процесс фотосинтеза в растениях, которые растут вблизи цементного завода, замедляется, происходит менее активно.
№ 5. В чём проявляется космическая роль растений?
Первым, кто подчеркнул космическую роль растений, был К. А. Тимирязев. Он говорил, что растение является своеобразным посредником между небом и землей, неким Прометеем, похитившим энергию солнца, луч которого приводит в движение маховик гигантской паровой машины.
Важность растений подтверждается еще и их жизнеопределяющей ролью на нашей планете. Все организмы, обитающие на Земле, нуждаются в энергии, основным и первоначальным источником которой является энергия Солнца. Однако возможностей использовать ее в таком виде у бактерий, грибов и животных нет. Растения же могут воспринимать солнечную энергию и преобразовывать ее в энергию химических связей органических молекул. Благодаря этому они и дают пищу всем живым организмам на Земле.
Стр. 133. Подумайте
Почему можно считать, что жизнь на Земле зависит от фотосинтеза?
Потому что, когда жизнь на Земле только зарождалось, растений не было, а кислород в атмосфере отсутствовал. С появлением первых растений, содержащих в своих листьях хлорофилл и способных к фотосинтезу – преобразованию из неорганических веществ, а именно воды и углекислого газа, органических соединений, концентрация кислорода в атмосфере стала повышаться. А кислород, как известно, является жизненно необходимым для всех живых существ на нашей планете.
Более того, кислород важен не только для дыхания. На высоте около 25 км в атмосфере под воздействием солнечного излучения из кислорода образуется озон. Озоновый слой способен удерживать губительные для живых организмов ультрафиолетовые лучи. Таким образом, растения обеспечивают безопасность и возможность жизни для всех существ на планете.
Стр. 135. Задачи
Решение:
1) 1500 : 25 = 60 (чел.) – сможет обеспечить кислородом один дуб с площадью листвы 1500 м 2 ;
2) 50 * 60 = 3000 (чел.) – сможет обеспечить кислородом дубовая роща, состоящая из одинаковых 50 дубов.
Ответ: 60 человек и 3000 человек.
№ 2. Люди специально озеленяют города, особенно промышленные районы. Объясните, с какой целью это делается. Выясните, какие растения высаживают в вашем городе для этой цели.
Благодаря способности к фотосинтезу растения хорошо обогащают воздух в городах кислородом, который необходим для дыхания всех живых существ на планете. Это особенно актуально для промышленных районов, воздух в которых часто загрязнён выбросами, выхлопами, пылью и т.д.
Зеленые насаждения способны смягчать климат, потребляя солнечную энергию, контролировать концентрацию углекислого газа в атмосфере и создавать органические вещества в почве, обеспечивая их плодородие.
На улицах моего города регулярно проводится озеленение путем высаживания лиственных хвойных деревьев, кустарников, цветов и трав.
2.8. Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм
Вопрос 1. Почему Солнце — главнейший источник энергии на Земле?
Для синтеза органических веществ всем организмам необходима энергия. Основным источником первичных органических соединений на планете являются растения. Растения используют для их синтеза энергию Солнца. Другие живые существа обеспечиваются питанием, а следовательно, и энергией за счет веществ, полученных растениями. Таким образом, именно Солнце является главным источником энергии.
Вопрос 2. Почему ассимиляция невозможна без диссимиляции, и наоборот?
Процесс ассимиляции характеризуется образованием новых, необходимых клетке соединений. Для синтеза каких-либо веществ нужны затраты энергии. Энергия образуется за счет постоянного распада запасенных при ассимиляции сложных органических веществ. Совокупность реакций распада веществ клетки, сопровождающихся выделением энергии, называют диссимиляцией. Таким образом, при диссимиляции энергия образуется, а при ассимиляции она расходуется на создание новых соединений. Эти два взаимосвязанных процесса, протекающих в клетке, невозможны один без другого.
Вопрос 3. Могли бы какие-либо живые существа выжить на Земле, если бы Солнце погасло?
Однако некоторые бактерии в качестве источника энергии используют энергию, выделяющуюся при окислении ими неорганических соединений (аммиака, соединений серы и др.). Микроорганизмы, обмен веществ которых не зависит от солнечной энергии, вполне могли бы выжить, если бы Солнце погасло.
Фотосинтез и его значение
Фотосинтез у растений-это процесс, в котором энергия света преобразуется в химическую энергию органических соединений и сахаров. Процесс содержит химические реакции для которых требуется углекислый газ (CO2) и вода (H2O), а также запас химической энергии в виде сахара.
Кислород выделяется в атмосферу, которая является побочным продуктом фотосинтеза у растений, таким образом, образуя уравнение при наличии световой энергии:
где: CO2 = углекислый газ
Солнце является основным источником световой энергии для Земли. Оно излучает электромагнитное излучение в широком спектре, от очень коротких до длинных волн. Видимая часть солнечный света является наиболее эффективной для фотосинтеза.
Фотосинтез у растений очень важен в жизни для всех живых существ, потому что животные и растения синтезируют жиры и белки из углеводов. Таким образом, глюкоза является основным источником энергии для всех живых организмов. Кислород, выделяемый с водяным паром при транспирации в качестве побочного продукта фотосинтеза, обеспечивает большую часть атмосферного кислорода, жизненно важного для дыхания растений и животных, а животные, в свою очередь, производят углекислый газ, необходимый растениям.
Энергия, выделяемая при сжигании угля, дров, бензина и природного газа, а также при сжигании нашим организмом всей пищи, которую мы едим, — все, прямо или косвенно, было захвачено из солнечного света фотосинтезом. Жизнь питается солнечным светом. Энергия, используемая большинством живых клеток, в конечном счете поступает от Солнца, улавливается растениями, водорослями и бактериями в процессе фотосинтеза. Разнообразие жизни возможно только потому, что наша планета переполнена энергией, текущей на Землю от Солнца.
Фотосинтез у растений захватывает около 1% этого огромного запаса энергии, используя его для обеспечения ресурсов, которые движут всей жизнью. Фотосинтетические организмы-это те, которые могут брать простые молекулы из окружающей среды, такие как углекислый газ (CO2) и вода (H2O), и, используя энергию Солнца, создавать свои собственные биологические макромолекулы, такие как углеводы, белки, жиры и нуклеиновые кислоты.
Таким образом, фотосинтез можно считать основным источником жизни почти для всех растений и животных, обеспечивая источник энергии, который управляет всеми их метаболическими процессами.
Фотосинтез переносит электроны из воды в низкоэнергетические молекулы CO2, образуя таким образом богатые энергией молекулы сахара.
Факторы фотосинтеза
Факторами от которых зависит скорость фотосинтеза:
Эти аспекты солнечного излучения больше всего влияют на фотосинтез.
Интенсивность света
Скорость фотосинтеза линейно возрастает с увеличением интенсивности света. Однако слишком большая интенсивность света может повредить хлоропласты.
Интенсивность солнечного излучения-это количество, которое падает на данную область в единицу времени. Калории на квадратный сантиметр в минуту (кал/см 2 /мин) когда-то были популярными единицами измерения, но ватты на квадратный метр (Вт/м 2 ) или килоджоули на гектар (кДж/га) являются метрическими альтернативами.
Среднегодовая солнечная радиация на горизонтальной поверхности Земли колеблется от около 800 кДж/га в субтропических пустынях и менее 300 кДж/га в полярных регионах. Экваториальные регионы получают меньше энергии, чем субтропики, потому что они более облачные. Типичным является значение 700 кДж/га.
Скорость фотосинтеза может измеряться количеством глюкозы, вырабатываемой растением с течением времени. В процессе фотосинтеза, когда на растение влияет более одного фактора, наиболее близкого к его минимальному значению. Поэтому всякий раз, когда есть низкое предложение в одном из факторов, этот конкретный фактор будет ограничивающим. Однако изменение предельного фактора увеличивает или уменьшает скорость фотосинтеза, более того, изменение двух других факторов не будет иметь никакого эффекта.
Качество солнечного излучения
Качество солнечного излучения-это его состав по длине волны. Солнечное излучение варьируется от места к месту в зависимости от состава атмосферы, так как различные компоненты отфильтровывают определенные части электромагнитного спектра. Наука биогеография занимается изучением всех этих вопросов.
В тропиках примерно в два раза больше ультрафиолетового света который достигает земли, также больше ультрафиолетового света на высоте 2500 м, чем на уровне моря. Действительно, ультрафиолетовое излучение сильнее в горах – поэтому неосторожные люди могут неожиданно получить солнечные ожоги на горнолыжных курортах.
Положительный гелиотропизм (рост к Солнцу) — это один из способов, с помощью которого растения могут справиться с ограниченным освещением.
Особенно гелиотропизм распространен в арктических и альпийских цветах. Так цветы Дриады или Куропаточьей травы и арктического мака Полярного отслеживают Солнце, вращающееся со скоростью около 15° дуги в час. Их венчики пытаются поймать излучение Солнца на их репродуктивные части.
Цветы альпийского снежного лютика отслеживают движение Солнца с раннего утра до середины дня. Цветы лютика, выровненные параллельно солнечным лучам, достигают средней внутренней температуры на несколько градусов выше окружающего воздуха.
Температура
Чем выше температура, тем выше скорость фотосинтеза у растений. Однако, выше 40 градусов С скорость замедляется из-за ферментов, участвующих в фотосинтезе у растений. Фотопериод относится к сезонным колебаниям продолжительность дня и ночи.
Вообще говоря, среднегодовые температуры самые высокие на экваторе и самые низкие на полюсах. Температура также снижается с увеличением высоты. Среднегодовой диапазон и перепад температур является важным фактором роста. Он самый высокий в глубине континентальных районов высоких широт и самый низкий над океанами, особенно тропическими. В северо-восточной Сибири годовой перепад температур 60° C не является редкостью, в то время как перепад над экваториальными океанами составляет менее 3° C. На суше, прилегающей к океанам, особенно на западном побережье континентов, ежегодно диапазон перепада температур около отметки 11ºC. Эти большие различия в годовом диапазоне температур отражают различия в континентальности (или океаничности) – зимние температуры в местах вблизи океанов будут менее холодными.
Многие аспекты температуры влияют на фотосинтез у растений, включая ежедневные, месячные и годовые экстремальные и средние температуры, а также уровень изменчивости.
Различные аспекты и влияние температуры на растения имеют отношение к различным видам и обычно варьируются в зависимости от времени года и стадии жизненного цикла организма.
Продолжительность
Чрезвычайно важны суточные и сезонные ритмы которые влияют на размножение, рост, цветение и т. д. для многих организмов. Растения приспособились к определенной интенсивности солнечного света. Так Дурнишник обыкновенный, широко распространенный сорняк во многих частях мира, цветет весной когда дни становятся длиннее. Но, Земляничник обыкновенный или Арбутус цветет осенью по мере увеличения продолжительности ночи. Дневно-нейтральные растения цветут после периода вегетативного роста, независимо от фотопериода. В высокой Арктике рост растений растягивается на несколько коротких месяцев тепла и света.
Помимо этих трех факторов, существует еще несколько, таких как наличие воды, загрязнение и концентрация хлорофилла.
Деление растений по типу питания
Существуют и другие типы растений которые питаются не только с помощью фотосинтеза.
Автотрофы-это самопроизводители, они питаются и получают энергию из неживых источников, таких как солнце и углекислый газ. Их называют продуцентами из-за их способности обеспечивать энергией и источником пищи все гетеротрофные организмы, примеры автотрофов (растения, бактерии водорослей).
Гетеротрофы зависят от других живых организмов они питаются другими, чтобы выжить, поэтому их называют потребителями, поскольку они не могут производить или создавать свою собственную пищу.
Гелиофиты-это растения, которые лучше всего растут в условиях высокой интенсивности света (полного солнечного света).
Сциофиты-это растения адаптированы к условиям низкой интенсивности света (тени).
Растения “питаются” из вещества света – они синтезируются с помощью фотонов, так мы обычно говорим. Но как думать о таком “питании” или таком “метаболизме”?
Растения являются растениями, потому что и в той мере, в какой они фотосинтезируют. Растительная природа может быть отделена от фотосинтеза так же мало или так же сильно, как человеческая природа может быть отделена от мысли/интеллекта. Можно ли что — то сделать из этой аналогии между фотосинтезом и интеллектом?
Вывод
Фотосинтез-это процесс, с помощью которого зеленые растения и некоторые другие организмы используют солнечный свет для синтеза пищи из углекислого газа и воды. Фотосинтез в растениях обычно включает зеленый пигмент хлорофилл и генерирует кислород в качестве побочного продукта.