Среди всех живых организмов растения занимают особое место. Растения разнообразны, но все они способны превращать световую энергию Солнца в энергию химических связей органических веществ в процессе фотосинтеза.
Благодаря фотосинтезу растения накапливают органические вещества, образующие первичную биомассу планеты. Поэтому растения еще называют первичными продуцентами биомассы. Все жители планеты (люди, животные, грибы, большинство бактерий) через цепи питания используют эту биомассу, а с ней и энергию Солнца. Фотосинтез можно назвать процессом превращения энергии космоса (Солнца) на энергию жизни. Фотосинтез - самая главная функция растений.
Во время фотосинтеза растения выделяют кислород, которым в воде и на суше дышат живые организмы, в том числе и сами растения. Кислород древних фотосинтезирующих организмов создал озоновый слой над планетой и саму атмосферу планеты. Это событие обеспечила чрезвычайно бурное развитие живого на суше и в океане.
Из растений древнейших времен образовалось каменный уголь. Во время его сгорания выделяется тепло. Это тепло - преобразованная растениями энергия Солнца, но Солнца палеозойской эры!
Растения являются основой экосистем. Из растений непосредственно или растений преобразованных (умершие животные, отходы животных) начинаются разнообразные цепи питания. Цепи питания образуют экологические пирамиды, которые ярко показывают зависимость количества животных от количества растений.
Органические вещества, образовавшиеся в результате фотосинтеза, по проводящей системе транспортируются в другие органы растения.
Побочным продуктом реакций фотосинтеза является кислород. Кислород выделяется через устьица в окружающую среду. Часть кислорода растение использует для собственного дыхания.
Благодаря фотосинтезу создается первичная биомасса планеты и в атмосферу попадает кислород.
Фотосинтез - основа жизни на планете
Рассмотрим более подробно:
1. Откуда кислород видиялеться при фотосинтезе?
2. Откуда в растениях белки, жиры, нуклеиновые кислоты, если в процессе фотосинтеза образуются только углеводы?
3. Какое практическое применение знаний о фотосинтезе?
1. Обеспечивает связь "связь космоса и жизни на Земле сложная молекула под названием хлорофилл. У растений молекулы хлорофилла содержатся в хлоропластах, а в фотосинтезирующих бактерий (цианобактерий) на выростах мембраны клетки.
Хлорофилл "ловит" порцию (квант) световой энергии Солнца и приобретает "лишней" энергии. "Лишний" энергия хлорофилла расходуется на расщепление молекулы воды. При этом с кислорода воды образуется кислород, которым дышим мы и большинство живого на планете. То, что во время фотосинтеза выделяется кислород можно доказать простым опытом (см. рис.). Если пробирку с веточкой элодея оставить на несколько часов в освещенном месте, то будет заметно, что какой-то газ выталкивает воду из пробирки. Тлеющая заноза загорается в этом газе, подтверждающий, что этот газ кислород.
Расщепление воды только начало реакций фотосинтеза. Для этой фазы фотосинтеза необходим свет, поэтому ее называют световая фаза. Для дальнейших реакций свет ненужное, поэтому их об "объединяют в темновой фазу. Суммарная реакция фотосинтеза выглядит так:
световая энергия
6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2
ферменты, хлорофилл
Таким образом, световая энергия Солнца является условием для жизни растения, т.е. экологическим фактором.
2. С глюкозы и минеральных веществ в растениях синтезируются другие углеводы (крахмал, целлюлоза), белки, жиры, нуклеиновые кислоты. Все реакции синтеза сложных органических веществ происходят при участии ферментов. Ежегодно на планете в результате фотосинтеза образуется 150 млрд. тонн первичной биомассы и выделяется около 200 млн. тонн кислорода!
3. Знания о фотосинтез используется в сельском хозяйстве для повышения урожайности растений: высаживают сорта, имеющие большее количество и площадь листьев, повышают концентрацию углекислого газа в теплицах. Выращивают, также, одноклеточные водоросли и цианобактерии на сточных водах, а созданную ими биомассу используют в пищу животным и удобрения.
Ученые разрабатывают способы расщепления воды на водород и кислород за счет энергии Солнца. Тогда водород можно было бы использовать как топливо, при этом продуктом сжигания опять была бы вода!