Фотосинтез. Матеріал для учнів 6 класу.

Живлення рослин. Фотосинтез

Звичайний листок - справжнє диво природи. Саме в ньому з простих неорганічних сполук, як-от вуглекислий газ і вода, утворюються органічні речовини. А використовується для цього енергія сонячних променів. Найголовнішими функціями листка, крім фотосинтезу, є також дихання та випаровування води. Що таке фотосинтез? Ви пригадуєте, що фотосинтез - це утворення рослинами органічних сполук із неорганічних у результаті засвоєння світлової енергії, що поглинається хлорофілом. Фотосинтез - головна функція хлоропластів, тобто зелених пластид листків. Завдяки хлорофілу частина сонячної енергії, яка досягає поверхні Землі, не втрачається, а запасається рослинами у створених ними органічних сполуках. Необхідною умовою фотосинтезу є наявність світла, води та вуглекислого газу. Воду рослини отримують переважно з ґрунту, а вуглекислий газ - з повітря. Споживання рослинами вуглекислого газу із атмосфери має назву повітряне живлення (мал. 73). Саме Карбон вуглекислого газу є основою для утворення молекул органічних речовин. Вуглекислий газ здебільшого надходить через продихи, частково -через усю поверхню листка. Ще один результат фотосинтезу - виділення кисню в атмосферу. Весь кисень атмосфери утворився лише завдяки фотосинтезу. Отже, без зелених рослин та інших фотосинтезуючих організмів (деяких бактерій та одноклітинних тварин) життя на нашій планеті було б неможливим. Ви можете запитати, а звідки ж береться кисень? Річ у тім, що на світлі рослини здатні розкладати молекули води (Н20), внаслідок чого виділяється кисень (мал. 73). Довести, що рослина здатна виділяти кисень у процесі фотосинтезу, можна за допомогою такого досліду. Дві рослини щільно накриємо скляним ковпаком. Одну з них поставимо на кілька діб у темне місце, а іншу - залишимо на світлі. Через кілька діб поставимо під скляні ковпаки, якими накриті рослини, запалені свічки. Ви зможете переконатися, що свічка горітиме довше під ковпаком, яким була накрита освітлена рослина. Це пояснюється тим, що на світлі здійснюється фотосинтез і під ковпаком накопичується кисень. Водночас у рослині, яка залишалася у темряві, фотосинтез не відбувався і необхідний для горіння кисень не виділявся. Мал. 73. Повітряне живлення рослин Як можна довести, що рослини здійснюють фотосинтез? Виконайте такий дослід (мал. 74). Витримайте певний час кімнатну рослину (бальзамін, герань, гортензію чи іншу) у темряві, щоб вичерпалися запаси крохмалю в їхніх листках. Потім накрийте один листок з обох боків смужкою непроникного для світла паперу або фольги (1). Поставте рослину на яскраве світло і витримайте її там упродовж кількох годин. Зріжте два листки - один затінений, а інший звичайний -і опустіть їх на 2-3 хв в окріп, а потім - у гарячий спирт (2). Після цього промийте листки водою та обробіть слабким розчином йоду (3). Ви по- бачите, що один з листків забарвиться нерівномірно, адже затінена частина листка буде безбарвною. Таке забарвлення пояснюється тим, що внаслідок фотосинтезу в освітленій частині листка утворився вуглевод крохмаль. Під впливом йоду крохмаль синіє (мал. 74). Мал. 74. Дослід, що демонструє утворення крохмалю в зелених листках на світлі Виконаємо ще один дослід, який дасть нам змогу переконатися в тому, що саме хлорофіл поглинає світло. Візьмемо будь-яку кімнатну рослину (наприклад, гортензію, герань). Зріжемо один чи два зелені листки, опустимо їх на 2-3 хв в окріп, а потім перенесемо у гарячий спирт. Листки втратять зелений колір, проте спиртовий розчин позеленіє, адже хлорофіл виходить з листків і розчиняється в спирті. Якщо перенести цей спиртовий розчин у темне місце та опромінити ультрафіолетовими променями, то розчин починає світитися червоним світлом. Це відбувається внаслідок того, що молекули хлорофілу віддають світлову енергію, яку вони поглинули. Процес фотосинтезу надзвичайно складний, докладніше ви познайомитеся з ним у старших класах. Фотосинтез - один із найважливіших чинників, що визначають продуктивність культурних рослин, тобто те, яку масу органічних сполук вони можуть створити за певний час. Тому від інтенсивності фотосинтезу залежить та кількість врожаю, яку отримає людина. Як умови довкілля впливають на процеси фотосинтезу? На процес фотосинтезу можуть впливати умови довкілля. Наскільки інтенсивним він буде, залежить від ступеня освітленості, температури, кількості вуглекислого газу в повітрі, постачання води кореневою системою. Фотосинтез найінтенсивніший, коли температура сягає близько + 20...25 °С і коли достатня кількість вологи у ґрунті. Фотосинтез може відбуватись як за рахунок сонячного світла, так і за штучного освітлення. Це дає змогу вирощувати рослини у теплицях в умовах регульованої тривалості світлового дня і температури впродовж усього року. Як відомо, в атмосфері міститься лише 0,03 % вуглекислого газу. Тому в теплицях повітря штучно збагачують вуглекислим газом, що також підвищує врожайність рослин. Яке значення фотосинтезу для існування біосфери? Важко переоцінити значення фотосинтезу для існування всіх організмів нашої планети. Завдяки здатності до фотосинтезу рослини виконують у біосфері космічну роль, беручи участь у колообігові речовин і перетворенні енергії. Таку думку наприкінці XIX сторіччя вперше висловив видатний російський учений К.А. Тимірязєв. Згідно з нею, зелені рослини є ніби посередником між космосом та Землею у процесах перетворення енергії. Вони вловлюють енергію Сонця і перетворюють її на енергію створеної ними органічної речовини. Частину цієї енергії використовують самі рослини для забезпечення процесів своєї життєдіяльності, а частина її запасається у рослинах і стає джерелом енергії усіх життєвих процесів тварин і людини. Величезні запаси сонячної енергії, збережені («законсервовані») у рештках рослин колишніх епох, людина використовує як паливо (торф, вугілля, нафта). Щорічно завдяки фотосинтезу на Землі утворюється близько 150 млрд тонн органічних речовин. Отже, саме зеленим рослинам належить провідна роль у забезпеченні енергією всіх живих істот на нашій планеті. Рослини щорічно у процесі фотосинтезу виділяють понад 200 млрд тонн кисню. Цей кисень не тільки забезпечує процеси дихання організмів, а й захищає все живе на Землі від згубного впливу короткохвильових ультрафіолетових космічних променів. Цю функцію виконує озоновий екран атмосфери. Він сформувався внаслідок того, що під впливом сонячних променів кисень (02) перетворюється на озон (О3), здатний затримувати ці ультрафіолетові промені, шкідливі для організмів. Пам'ятайте! Ліси, степи, луки забезпечують довкілля киснем. Знищення їх має шкідливі наслідки для всіх мешканців Землі.