в чем заключается космическая роль зеленых растений

Научно-исследовательская работа по теме «Космическая роль фотосинтеза», 10 класс

МАОУ «Средняя общеобразовательная школа № 5 Кувандыкского городского округа Оренбургской области»

«Фотосинтез и его космическая роль»

Автор: Сайфулина Я.М. 10 «А» класс

Руководитель: Мосияченко А.Д. учитель биологии

1.1 Что такое фотосинтез. 5

1.2 Световая фаза фотосинтеза…………………………………………………. 7

1.3 Темновая фаза фотосинтеза…………………………………………………..8

1.5 Космическая роль фотосинтеза……………………………………………..10

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?

Существует процесс, называемый «фотосинтез», который осуществляется растениями. Растения улавливают энергию солнца и с помощью зеленых органоидов – хлоропластов, воды с растворенными в ней минеральными веществами, преобразуют ее в энергию химических связей, потребляемую человеком и другими живыми организмами уже миллионы лет. Ни для кого не секрет, что запасы, которые сохранялись в филогенезе расходуются, поэтому необходимо искать способы использования и сохранения той солнечной энергии, что попадает на Землю.

Актуальность этой работы заключается в понимании процесса «фотосинтеза», как он протекает, и каким образом можно улавливать, использовать и сохранять солнечную энергию на Земле. Многие исследования этого процесса ведутся во многих лабораториях нашей страны и других зарубежных странах. Возможно, человек сможет управлять этим процессом в будущем или создаст подобную искусственную систему.

Цель: путем эксперимента доказать, что в растениях образуются органические вещества.

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?

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?

У водорослей хлорофилл содержится в хроматофорах.

Для фотосинтеза необходимы некоторые условия, без которых не может произойти процесс фотосинтеза:

При фотосинтезе выделяется две фазы: световая и темновая.

1.2 Световая фаза фотосинтеза

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

1.3 Темновая фаза фотосинтеза

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 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.

Источник

Космическая роль зеленого растения

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:

«Когда-то, где-то на землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы. И вот теперь атомы углерода стремятся в наших организмах вновь соединиться с кислородом, который кровь разносит во все концы нашего тела. При этом луч солнца, таившийся в них в виде химического напряжения, вновь принимает форму явной силы. Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу».

С этими высказываниями очень созвучны образные слова известного индийского ученого Д. Ч. Бозе, относящиеся к 1924 г.: «Когда мы стоим у камина с пылающим углем, мы греемся на солнышке каменноугольной эпохи».

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.

Источник: Н.Н. Овчинников, Н.М. Шиханова. Фотосинтез. Пособие для учителей. Изд-во «Просвещение». Москва. 1972

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

4.5.3. Космическая роль растений

Растения играют в жизни других организмов и в биосфере в целом очень важную роль:

хлорофилл растений выступает как посредник между Солнцем и Землей, выполняя на нашей планете космическую роль. Он поглощает и использует энергию солнечного света для синтеза органических веществ из неорганических

растения являются продуцентами органических веществ, которые потребляются другими организмами

растения – основной источник кислорода на Земле. Большинство существующих организмов дышат кислородом, выделенным растениями.

озоновый экран защищает Землю от избытка ультрафиолетового излучения, губительно действующего на организмы

растения и продукты их жизнедеятельности оказывают влияние на геохимическое строение Земли. Растительные отложения образуют такие полезные ископаемые, как уголь и торф.

Крупный вклад в изучение роли растений внесен великим русским биоло­гом К. А. Тимирязевым. Он изучал количественную сторону фотосинте­за и показал, что синтез органического вещества в зеленых растениях происходит в полном соответствии с законом сохранения энергии. Имен­но поэтому фотосинтез наиболее интенсивно идет под действием красных лучей, т. е. в наиболее богатой энергией части солнечного спектра.

Растения, переводя солнечную энергию в потенциальную, химическую, создают колоссальное количество органических веществ. За счет этих веществ существуют все гетеротрофные организмы.

Таким образом, энер­гия, с которой связаны процессы жизнедеятельности всех организмов, это солнечная энергия. Энергия, «законсервированная» зелеными расте­ниями много миллионов лет назад, хранится в ископаемых углях и ис­пользуется человеком. Солнечная энергия перешла в почвенный гумус и, следовательно, принимает участие в почвообразовательных процессах.

К. А. Тимирязев первым подчеркнул космическую роль зеленых расте­ний: «Растение – посредник между небом и землёю. Оно ис­тинный Прометей, похитивший огонь с неба. Похищенный им луч солн­ца горит и в мерцающей лучине, и в ослепительной искре электриче­ства. Луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик гигант­ской паровой машины, и кисть художника, и перо поэта».

Работы К. А. Тимирязева по фотосинтезу сыграли существенную роль в борьбе с витализмом, в утверждении материалистического мировоззрения.

Тематические задания

А1. Растения для создания органических веществ используют процесс

Источник

Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле

Содержание:

Фотосинтез и его значение. Космическая роль фотосинтеза

Фотосинтез — это процесс преобразования энергии света в энергию химического связывания органических соединений при участии хлорофилла.

Фотосинтез происходит в хлоропластах, куда поступает углекислый газ и вода. Зеленый пигмент хлорофилл обеспечивает поглощение энергии света, необходимой для химических превращений. Растения в дальнейшем используют созданные молекулы простого углевода для синтеза крахмала, жиров, и других веществ. Кислород выделяется в окружающую среду. Процессы, происходящие в хлоропластах, показаны

Вследствие фотосинтеза ежегодно образуется около 150 миллиардов тонн органического вещества и около 200 миллиардов тонн кислорода. Этот процесс обеспечивает углеродный цикл в биосфере, предотвращая накопление углекислого газа и, тем самым, предотвращая парниковый эффект и перегрев Земли. Органические вещества, образующиеся в результате фотосинтеза, частично потребляются другими организмами, большая часть которых за миллионы лет образовала залежи полезных ископаемых (уголь и бурый уголь, нефть).

Все чаще, в настоящее время рапсовое масло («биодизельное топливо») и спирт, полученный из растительных остатков, также начали использовать в качестве топлива. Озон образуется из кислорода при воздействии электрических разрядов, что создает озоновый экран, защищающий всю жизнь на Земле от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей.

Как доказал русский ученый К.А. Тимирязев, фотосинтез невозможен без хлорофилла. Исследователь писал, что именно в зеленых листьях совершается процесс, связывающий жизнь на Земле с Солнцем, позволяющий всем на планете пользоваться общим источником энергии.

Значение фотосинтеза и космическая роль зеленых растений:

Благодаря растениям поддерживается содержание молекул О₂ в атмосфере нашей планеты на уровне 21%. Над крупными городами, промышленными центрами, транспортными узлами воздух беднее кислородом, запылен, содержит больше углекислого газа, токсичных веществ.

Суть одного из важнейших процессов на Земле отражает химическое уравнение:

Световая и темновая фазы фотосинтеза. Их взаимосвязь.

В 1905 году английский физиолог Ф. Блэкман обнаружил, что скорость фотосинтеза не может увеличиваться бесконечно, существуют ограничивающие её факторы. Исходя из этого, он предложил две фазы фотосинтеза:

При низкой освещенности скорость световых откликов увеличивается пропорционально увеличению интенсивности света, и, помимо этого, эти реакции не зависят от температуры, поскольку для их прохождения не требуются ферменты. На тилакоидных мембранах осуществляются световые реакции.

Наоборот, скорость темновых реакций увеличивается с ростом температуры; однако при достижении температурного порога 30 ° C этот рост прекращается, что указывает на ферментативный характер этих превращений, которые происходят в строме. Также важно отметить, что свет тоже оказывает некоторое влияние на темновые реакции, несмотря на их название.

Световая фаза фотосинтеза происходит на тилакоидных мембранах, несущих несколько типов белковых комплексов, главными из которых являются фотосистемы I и II, а также АТФ-синтаза. В составе фотосистем находятся пигментные комплексы, в которых, помимо хлорофилла, присутствуют также каротиноиды. Каротиноиды захватывают свет в областях спектра, где нет хлорофилла, и помимо этого, защищают хлорофилл от повреждения интенсивным светом.

Помимо пигментных комплексов, фотосистемы также включают ряд акцепторных белков, последовательно переносящих электроны от молекул хлорофилла друг к другу. Последовательность этих белковых молекул называется цепью переноса электронов хлоропластов.

Особый комплекс белков непосредственно связан с фотосистемой II, обеспечивающей выделение кислорода при таком процессе как фотосинтез. Этот комплекс выделения кислорода содержит ионы марганца и хлора.

В световой фазе световые кванты или фотоны, падающие на молекулы хлорофилла, которые расположены на мембранах тилакоидов, переводят их в состояние возбуждения, характеризующееся более высокой энергией электронов. В этом случае возбужденные электроны из хлорофилла фотосистемы I передаются через цепочку посредников к водородному носителю НАДФ, который присоединяет протоны водорода, которые постоянно находятся в водном растворе:

Темная фаза — это процесс преобразования углекислого газа в глюкозу в строме (пространстве между гранами) хлоропластов с участием энергии АТФ и НАДФ •Н.

Результат темновых реакций: превращение углекислого газа в глюкозу, а затем в крахмал. Помимо стромальных молекул глюкозы образуются аминокислоты, нуклеотиды и спирты.

Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий

Хемосинтез является самым старым типом автотрофного питания, образованным еще во время эволюции до фотосинтеза. В отличие от фотосинтеза при хемосинтезе, основным источником энергии является не солнечный свет, а химические реакции окисления веществ, обычно неорганических.

Хемосинтез наблюдается только у ряда прокариот. Многие хемосинтезирующие бактерии живут в местах, недоступных для других организмов: на больших глубинах, в бескислородных условиях.

Хемосинтетические организмы не зависят от энергии солнечного света, ни как растения, ни как животные. Исключением являются бактерии, которые окисляют аммиак, поскольку последний выделяется в результате гниения органических веществ.

Сходство хемосинтеза с фотосинтезом:

Отличия в хемосинтезе:

Хемосинтезирующие организмы генерируют энергию при окислении серы, сероводорода, водорода, железа, марганца, аммиака, нитритов и т.д. Как видите, используются неорганические вещества.

В хемосинтетических аэробных организмах кислород является акцептором электронов и водорода, т.е. он действует как окислитель.

Хемосинтезирующие организмы играют важную роль в круговороте веществ, особенно азота, и способствуют плодородию почвы.

В группу хемосинтетических организмов (хемотрофов) в основном входят бактерии: нитрифицирующие, сернистые, черные и т. д., использующие энергию окисления ионов азота, серы и железа. В этом случае донором электронов является не вода, а другие неорганические вещества.

Таким образом, нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак, образующийся из атмосферного азота, от азотфиксирующих бактерий до нитритов и нитратов:

Серобактерии производят окисление сероводорода до серы и, в некоторых случаях, до серной кислоты:

Железобактерии производят окисление солей железа:

Водородные бактерии имеют способность окислять молекулярный водород:

Углекислый газ действует как источник углерода для синтеза органических соединений во всех автотрофных бактериях.

Хемосинтезирующие бактерии играют наиболее значительную роль в биогеохимических циклах химических элементов в биосфере, так как в течение их жизни образовались отложения многих минералов. Кроме того, они являются источниками органического вещества на планете, то есть производителями, а также делают доступными для растений и других организмов ряд неорганических веществ.

_{Источник изображения:
Рис. 2 — Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.}

Источник

В чем заключается космическая роль зеленых растений

В чем состоит космическая роль растений на Земле

Правильный ответ — 1. Растения в процессе фотосинтеза используют солнечную энергию, переводя ее в энергию химических связей.

Образование озонового экрана (выделение кислорода в процессе фотосинтеза), а так же поглощение из окружающей среды углекислого газа и прочих минеральных веществ (обеспечение круговорота веществ) — это биосферная роль растений.

Добрый день! Я хотел бы прояснить один вопрос. Он заключается в разности формулировок ответов в задании и в учебнике для подготовки к ЕГЭ. (4) вариант ответа «в выделении кислорода в процессе фотосинтеза». Равен ли он фразе «Накопление в атмосфере кислорода. «(1) первый вариант «в использовании солнечной энергии в процессе фотосинтеза». В данном учебнике(ссылка внизу) совершенно другая формулировка: «Накопление запасов солнечной энергии. «

Я буду Вам очень признателен, если Вы проясните разницу в данных формулировках.

Накопление запасов солнечной энергии. — аккумулирование солнечной энергии, которая в процессе фотосинтеза переводится в энергию химических связей органических соединений и передается по цепям питания.

Космическая роль растений на Земле — использование или накопление — в данном случае не принципиально. Конечно, это не идентичные понятия, но смысл для ответа одинаков.

4) в выделении кислорода в процессе фотосинтеза.

и Накопление в атмосфере кислорода.

Но и то и другое определяет роль растений в биосфере:

— выделение кислорода в процессе фотосинтеза — обеспечивает энергетический процесс у всех организмов (кроме анаэробов)

— накопление в атмосфере кислорода — обеспечивает формирование озонового экрана и защиту от жесткого солнечного излучения.

вариант 4 тоже подходит тк, в процессе фотосинтеза образуется кислород, а значит и озоновый слой.

Озоновый слой играет огромную космическую роль, защищает от ультра-фиолетового излучения, от инородных космических тел, так же озоновый слой поглощает ИК излучение Земли, препятствуя ее охлаждению.

Образование озонового экрана — это биосферная роль растений

Парниковый эффект — накопление углекислого газа, круговорот кислорода — это биосферная роль растений.

Можете придерживаться другого мнения, но такой ответ заложен в КИМах, и это базовый вопрос.

Источник