Какую пищу готовят себе растения под воздействием солнечного света из углекислого газа и воды

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

Чем питаются растения? Дело в том, что для нормального роста и развития этих организмов необходимы особые условия. Какие именно? Об этом вы узнаете из нашей статьи.

Что такое питание

Осуществление процесса обмена веществ является признаком всех живых организмов. Его составной частью и является питание. Его суть заключается в поступлении веществ к тканям и органам, их преобразовании и усвоении. Чем питаются растения? Подобно другим существам, им необходима энергия, заключенная в связях сложных химических соединений. Особенностью большинства растений является то, что все необходимые элементы они получают из воздуха и почвы. Для человека знания о значении питания для растений имеет огромное значение, поскольку позволяют значительно увеличить урожайность.

Способы питания организмов

По типу питания организмы можно объединить в две группы. Это авто- и гетеротрофы. Представители первых самостоятельно синтезируют органические вещества. К ним относятся растения и некоторые виды бактерий. Для создания органики автотрофы используют разные виды энергии. В зависимости от этого различают фото- и хемотрофы. Растения и сине-зеленые водоросли в ходе биосинтеза используют энергию солнечного излучения. Некоторые виды бактерий в ходе питания окисляют различные минеральные соединения. Они относятся к группе хемотрофов.

Животные, грибы и часть бактерий питаются уже готовыми органическими соединениями, поглощая их разными способами. Такие организмы называют гетеротрофами.

В природе существуют необычные виды растений. И способ их питания может изменяться в зависимости от условий окружающей среды. Это миксотрофы. Они способны к фотосинтезу, а при необходимости могут поглощать и готовую органику. Их примерами являются росянка и эвгленовые водоросли.

Минеральное питание растений

Каждый огородник знает, что урожайность во многом определяется количеством влаги и плодородием почвы. Действительно, для роста растениям необходимы растворы минеральных солей, которые они поглощают при помощи корня. По элементам проводящей ткани они передвигаются по стеблю к листьям. Такой ток веществ называется восходящим. Это и есть почвенное питание растений.

Какие элементы являются самыми важными? Прежде всего это магний, кальций, фосфор, железо и сера. Это макроэлементы, которые необходимы растениям в больших количествах. Каждый из них незаменим. Не меньшее значение для развития корня и побега имеют микроэлементы. К ним относятся кобальт, медь, бор, цинк и молибден. В агротехнических целях эти компоненты вносятся в почву в качестве удобрений.

Особое значение для роста побега имеет азот. Если вы увидели, что листья и стебли растений на вашем участке начали желтеть и вянуть - это явный признак нехватки этого элемента. Достаточное количество азота содержит воздух. Он составляет практически 78% в этой газовой смеси. Но растения не способны усваивать атмосферный азот. Природными помощниками в этом вопросе являются нитрифицирующие бактерии. Они преобразуют атмосферный азот в растворимые соли. Их и поглощают растения из почвы вместе с водой. Человек вносит азот в виде различных удобрений - калийной селитры, карбамидов, сульфатов аммония. Добавлять в почву их необходимо весной, когда начинается формирование побега.

Эффективность минерального питания растений зависит от содержания в почве воды. Дело в том, что растения могут поглощать все необходимые им вещества только в растворенном виде. Поэтому в засушливой местности многие растения не выживают. Но чрезмерное увлажнение также не приносит пользы. Корни начинают загнивать и постепенно отмирают.

Важным компонентом почвы является воздух. Хорошая аэрация также является необходимым условием развития корня, а значит, и других частей растения. Рыхлению почвы способствует не только человек, но и ее обитатели. Дождевые черви и насекомые проделывают в ней многочисленные ходы. При этом они обогащают почву кислородом и перемещают органические вещества с ее поверхности вглубь.

Воздушное питание растений

Дыхание и фотосинтез являются противоположными процессами. Они являются жизненно необходимыми и в растении протекают одновременно. В чем суть воздушного питания растений? В листья поступает углекислый газ, который вступает в сложную многоступенчатую реакцию с другими неорганическими веществами. В результате образуется глюкоза, которую растения используют в качестве источника энергии. Этот процесс называется фотосинтезом.

Почвенное и воздушное питание растений тесно взаимосвязаны. Органика, которая образуется в листьях, поступает к подземным частям. И наоборот, водные растворы минеральных компонентов передвигаются из корня к побегу.

Что такое фотосинтез

Питание растений биология рассматривает в планетарном масштабе. В ходе фотосинтеза образуется не только моносахарид глюкоза, но и кислород. Этот газ необходим для дыхания не только животным, грибам и бактериям, но и самим растениям.

Процесс фотосинтеза происходит в два этапа: световой и темновой. Солнечная энергия поглощается зеленым пигментом хлорофиллом. В результате этого первоначально происходит фотолиз воды: под действием солнечного света она разлагается на кислород и водород. Далее осуществляется процесс восстановления углекислого газа. Для этого солнечный свет уже не нужен.

Необходимые условия

Чем питаются растения в ходе фотосинтеза? Этот процесс происходит в особых структурах клеток растений, которые называются пластидами хлоропластами. Они имеют зеленый цвет, обусловленный наличием красящих веществ - пигментов. Пластиды этого вида содержат хлорофилл.

Для протекания фотосинтеза необходимы вода и углекислый газ. Начинается химическая реакция только при наличии солнечного света. Углекислый газ проникает в растение через устьица листьев, а воду всасывают корни из почвы.

Насекомоядные

На примере этой группы организмов можно рассмотреть необычные способы питания растений. Этих представителей называют насекомоядными, или хищными. В природе их насчитывается более 600 тысяч видов.

Они имеют ловчие аппараты, с помощью которых охотятся на насекомых. При этом данные растения способны и к автотрофному питанию. Способность поглощать готовую органику делает их менее зависимыми от азота, содержащегося в почве.

Большинство хищных растений являются многолетними травами, иногда встречаются небольшие кустарники. Их типичными примерами являются росянка и пузырчатка. Самое крупное растение-хищник растет на территории Австралии. Это гигантский библис. Жертвами этого кустарника являются насекомые, ящерицы и даже лягушки.

Для охоты у них есть целый ряд приспособлений. Листья видоизменены в специальные ловчие органы. Они имеют железы, которые выделяют пищеварительные ферменты.

Паразитические виды

Для этих растений минеральное питание утратило свое значение. Они неспособны к фотосинтезу или осуществляют его частично. Паразитические виды питаются соками других растений. К примеру, заразиха получает вещества подсолнечника или тыквы.

Известным паразитом является повилика. Ее корень развивается лишь во время прорастания семени. Потом он засыхает, а стебель обвивает растение-хозяина. Повилика крепится к нему с помощью присосок, или гаусторий. Через них происходит всасывание всех (как минеральных, так и органических) веществ. Растения-паразиты приводят к массовой гибели многих культурных растений.

Систематики насчитывают более 4 тысяч видов паразитов. Среди них - представители семейств раффлезиевых. Это растение известно гигантскими размерами своего цветка, достигающего метра в диаметре. Само растение полностью погружено в побег и корень хозяина. Снаружи можно увидеть только цветки.

Еще одним примером паразитов является омела, которая относится к семейству санталовых. Она поселяется на тополях. Стоит сказать, что омела не утрачивает способности к фотосинтезу, однако водные растворы минералов получает с помощью гаусторий.

Полупаразиты

Как и омела, эта группа организмов обеспечивает себя органическими веществами в ходе фотосинтеза. А вот почвенное питание растений затруднено. Дело в том, что у полупаразитов плохо развиты подземные органы. Процесс затрудняется также отсутствием или недостаточным количеством корневых волосков. Для поглощения воды полупаразиты имеют видоизмененные органы. Это корневые присоски. Примерами растений с таким типом питания являются иван-да-марья и погремки.

Вместо послесловия

Итак, в нашей статье мы разобрали, чем питаются растения. Большинство из них являются автотрофами. Это значит, что они осуществляют процесс фотосинтеза. В его ходе в хлоропластах из воды и углекислого газа образуется моносахарид глюкоза и кислород. Происходит это при наличии солнечного света. Среди растений встречаются и виды с гетеротрофным питанием. Они имеют ловчие аппараты, с помощью которых охотятся на мелких животных. Переваривание их происходит при помощи ферментов, которые выделяются специальными железами. Еще одной группой растений являются паразиты. Они частично или полностью утрачивают способность к фотосинтезу и питаются водными растворами других растений.

Жующий вкуснятину человек – не исключение. Ведь все живое должно питаться полезным. Иначе организм гибнет. Узнаем, что растения получают из почвы, а что дает им заботливый аграрий.

Виды питания растений

Одно из 3 отличий флоры от фауны заключается в том, что она (как и вирусы) является связующим звеном между миром живой и неживой природы. В данном случае разговор о способности взаимодействия с неорганическими элементами окружающего мира. Как раз такие употребляют в пищу растения (им подойдет не только органическое питание).

Элементы, которые растения берут из почвы

Зачем проводится подкормка?

Как специалистами осуществляется подкормка? Издревле земледельцы опытным способом выяснили то, как создавать полезные для садовых деревьев и сельскохозяйственных растений соединения. Люди применяли золу (она уже многое содержит). А заодно навоз (набор, в основном, органических материалов, формирующихся в процессе испражнения или разложения). В последнем варианте микроэлементов больше. Навоз – продукт жизнедеятельности животных, изначально уже являвшихся накопителями полезных веществ.

В итоге укажем: уход за ландшафтными или сельскохозяйственными растениями заключается не только в поливе и прополке, но и во внесении удобрений.

В отличие от животных, которым для жизнедеятельности нужна энергия, заключенная в органических соединениях, растения получают пищу из неорганических элементов. Растения самостоятельно синтезируют из этих элементов органические соединения, которые и используют для своей жизнедеятельности.

Как и чем питаются растения
Почему цепь питания начинается с растений
Особенности питания растений

Корневая система растения представляет собой множество ветвящихся корешков, поэтому ее впитывающая поверхность очень велика, что позволяет растению максимально эффективно поглощать влагу из почвы. Растению для питания нужна не только вода, но и различные неорганические вещества, которые растворены в почвенной влаге. Корни и стебли растения пронизаны капиллярами, по которым вода с растворенными в ней веществами поступает в листья растения.

Вода поднимается вверх по капиллярам за счет явления, называемого осмосом. Осмос происходит благодаря тому, что клетки поверхности корня представляют собой полупроницаемую мембрану - вода свободно проходит через нее, а ионы калия, которыми насыщены соки растения - нет. Вода стремится выровнять концентрацию ионов калия и проникает в растение, когда капилляры корня заполнены, вода начинает поступать вверх по растению и в итоге достигает листьев.

Зеленые листья поглощают из атмосферы углекислый газ, также необходимый для питания растения. В результате в листьях встречаются углекислый газ, вода и различные неорганические вещества, и под воздействием солнечных лучей в зеленых хлоропластах листа происходит процесс фотосинтеза. Благодаря ему растения вырабатывают чистый кислород, который выделяется в атмосферу, и синтезируют органические вещества, разносимые по капиллярам в различные части растения, где они и используются для развития и роста.

Не все растения получают питательные вещества таким образом, например, кактусы практически не всасывают влагу из почвы, они поглощают ее из воздуха. Также существуют растения, которые не поглощают углекислый газ из атмосферы, они впитывают его вместе с влагой. Существуют и растения-хищники, они ловят насекомых и разлагают их в специальных пищеварительных мешках, а потом питаются получившимися соединениями.

2. Соберите прибор, показанный на рисунке 70. В банку налейте воду, насыщенную углекислым газом. Поставьте банку на яркий свет. Наблюдайте за выделением газа веточками элодеи. Когда газ полностью вытеснит воду из пробирки, убедитесь с помощью горящей лучинки, что этот газ — кислород. Сделайте вывод.

Вывод: газ (в нашем случае кислород) может полностью заполнить весь объем пробирки вытеснив оттуда воду.

Задания

Роль зелёных растений в обеспечении энергией живых организмов на нашей планете

Без всякого преувеличения можно утверждать что зелёные растения — это главный поставщик энергии для живых организмов на нашей планете. Не будь зелёных растений и жизнь на Земле была бы невозможна: люди и животные исчезли бы с лица планеты за считанные часы.

Это действительно так! Солнце — главный источник энергии на планете. Оно согревает и освещает Землю и всё живущее на ней. Но без зелёных растений ни люди, ни животные не смогли бы в полной мере воспользоваться щедростью солнца. Зелёные растения своими листьями ловят каждый лучик света и под его воздействием преобразуют его в энергию, которой могут воспользоваться люди и животные.

Например, растения умеют преобразовывать неорганические вещества в органические. Под лучами солнца они из воды и углекислого газа синтезируют глюкозу, а из неё они делают такие необходимые нам и животным белки, жиры и углеводы. Употребляя растения в пищу живые существа на планете наполняются энергией, необходимой для роста, развития и продолжения рода.

Растения способны передавать нам энергию не только при употреблении их в пищу, но и другими путями. Например, несколько миллионов лет назад из древних умерших растений образовались самые разнообразные полезные ископаемые: торф, уголь, горючие сланцы и т.д.

Добывая эти полезные ископаемые современный человек получает энергию необходимую ему для обогрева жилища и получения электричества. Так что без растений мы не смогли бы пользоваться ни компьютером, ни телевизором, ни холодильником, ни стиральной машиной. Мало того, вся промышленность, оставшись без энергии, не смогла бы произвести ни одну нужную человеку вещь.

Зелёные растения не только дают всему живому энергию, но и создают условия, чтобы этой энергией мы могли воспользоваться. Человек не может действовать и развиваться без кислорода. Животные не могут охотиться и жить не дыша. Все живое должно дышать, причём не просто дышать, а вдыхать кислород.

Но способность преобразовывать в кислород углекислый газ есть только у зелёных растений, в листьях которых находятся уникальные пластиды — хлоропласты. Словно маленькие химические фабрики они день за днём поглощают миллионы кубометров углекислого газа и производят необходимый для дыхания всего живого кислород. Так что зелёные растения — это лёгкие планеты, которые наполняют людей и животных энергией жизни — кислородом.

Роль зелёных растений в обеспечении энергией живых организмов на нашей планете сложно переоценить — ведь именно они дают нам пищу, тепло, кислород и все, что необходимо людям и животным для жизни на Земле.

Словарик

Фотосинтез — это процесс образования органических веществ из неорганических, используя световую энергию.

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.

Жизнь на земле была бы невозможна без фотосинтеза. Каждый атом кислорода в воздухе, которым мы дышим, когда -то был частью молекулы воды, освобожденной в результате фотосинтеза.

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.

Каждый день лучистая энергия, достигающая земли, эквивалентна энергии 1 миллиону атомных бомб сброшенных американцами на японский город Хиросиму.

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:

интенсивность и качество света;
температура;
продолжительность воздействия солнечного света.

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.

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.

Читайте также: