Роль зеленых растений в биосфере: Какова роль зелёных растений в природе?

Содержание

5. Биосферная роль зелёных растений.

Особая
роль растений в жизни нашей планеты
состоит в том, что без них было бы
невозможно существование животных и
человека. Только содержащие хлорофилл
зеленые растения способны аккумулировать
энергию Солнца, создавая органические
вещества из неорганических; при этом
растения извлекают из атмосферы диоксид
углерода (углекислый газ) и выделяют
кислород, поддерживая ее постоянный
состав. Будучи первичными продуцентами
органических соединений, растения
являются определяющим звеном в сложных
цепях питания большинства гетеротрофов,
населяющих Землю. Благодаря фотосинтезу
и непрерывно действующим круговоротам
биогенных элементов создается устойчивость
всей биосферы Земли и обеспечивается
ее нормальное функционирование.

Произрастая в
неодинаковых условиях, растения образуют
различные растительные сообщества (
фитоценозы ), обусловливая разнообразие
ландшафтов и экологических условий для
других организмов. При непосредственном
участии растений формируются почва и
торф, а скопления ископаемых растений
образовали бурый и каменный уголь.
Глубокие нарушения растительности
неизбежно влекут за собой необратимые
изменения биосферы и отдельных ее частей
и могут оказаться гибельными для человека
как биологического вида.

Растения являются
первоисточником существования,
процветания и развития жизни на Земле
и в первую очередь благодаря их свойству
осуществлять фотосинтез. Фотосинтез
протекает практически повсеместно на
нашей планете, в связи с чем суммарный
эффект его колоссален. В процессе
фотосинтеза зеленые растения из
углекислого газа и воды создают
органические вещества, служат источником
ценных продуктов питания (зерна, овощей,
плодов и т. д.), сырья для промышленности
и строительства.

Формирование
газового состава атмосферного воздуха,
как известно, также находится в прямой
зависимости от растений. Один гектар
кукурузы выделяет за год 15 т кислорода,
что достаточно для дыхания 30 человек.
Весь кислород атмосферы проходит через
зеленое вещество примерно за 2000 лет. За
300 лет растения усваивают столько
углерода, сколько его содержится в
атмосфере и водах. Годовая химическая
энергия продуктов фотосинтеза в 1000 раз
превышала выработку энергии в конце XX
в. всеми электростанциями мира.
Установлено, что растения Земли в
процессе фотосинтеза ежегодно образуют
более 177 млрд т органического вещества.

Растения участвуют
в образовании гумуса, который является
самой существенной частью почвы,
обеспечивает ее высокое плодородие.
Помимо углерода, водорода и кислорода
в состав молекул многих органических
веществ входят атомы азота, фосфора,
серы, а нередко и других элементов
(железа, кобальта, магния, меди). Все они
добываются растениями из почвы или
водной среды в виде ионов солей, главным
образом, в окисленном виде. Минеральные
соли не вымываются из поверхностных
слоев почвы, так как растительность
постоянно всасывает часть минеральных
веществ из почвы и передает их животным
на корм. Животные, так же как растения,
после отмирания передают минеральные
вещества обратно в почву, откуда они
вновь всасываются растениями’. Растения
в процессе вымывания как бы изымают
минеральные соли и постоянно поддерживают
содержание их в почве, что является
важным для ее плодородия.

Растительность
оказывает большое влияние на климат,
водоемы, животный мир и другие элементы
биосферы, с которыми она тесно
взаимосвязана. От характера растительности
во многом зависит и характер биоценоза,
экосистемы, их морфологическая и
функциональная структура, биогеоценотическая
деятельность компонентов. Велико
значение растений в жизни человека.
Прежде всего растительность представляет
необходимую среду жизни людей. Дикорастущая
флора является неоценимым генетическим
фондом в селекционной работе при создании
новых сортов сельскохозяйственных
культур. По Н.М. Черновой и др. (1995) большая
часть растений, которые обеспечивают
сегодня около 90% продовольствия в мире,
появились путем окультирования диких
растений

Сотрудниками
Всероссийского института растениеводства
(ВИР) установлено наличие в России около
600 диких видов, являющихся сородичами
культурных растений. Многие из них
послужили базой для выведения более
1500 новых сортов.

Отрицательное же
значение растительности по сравнению
с приносимой ею пользой незначительно.
Так, некоторые виды диких растений
растут в качестве сорняков на обрабатываемых
землях и пастбищах. В отдельных местах
приходится бороться с зарастанием
водоемов, каналов. Иногда массовое
развитие водной растительности вызывает
появление летних заморов рыбы в озерах.
Известны и некоторые другие случаи
вредного воздействия растений на
человека (отравления, грибковые
заболевания) и хозяйство (обрастание
днищ судов, зарастание дорог и т. п.).

Культурные растения
— растения, выращиваемые человеком для
получения пищевых продуктов, кормов в
сельском хозяйстве, лекарств, промышленного
и иного сырья и других целей.

Согласно восьмому
изданию Международного кодекса
номенклатуры культурных растений в
настоящее время признаются три категории
культурных растений: сорт, грекс (только
для Орхидных) и группа.

Культурные растения
получены из диких путём гибридизации,
селекции или генной инженерии. В процессе
поиска диких растений для превращения
их в культурные и использования возникло
учение о центрах происхождения культурных
растений. В 1926—1939 годах Н. И. Вавилов
обобщил накопленные знания и выделил
семь основных центров происхождения
культурных растений. В отличие от
декоративных видов, культурные растения
не имеют естественных ареалов.

Классификация
культурных растений:

Декоративные (роза)

Зерновые и хлебные
злаки (рис, кукуруза, пшеница)

Бобовые (фасоль,
соя)

Крахмалоносные
(бататы, картофель)

Сахароносные
(сахарная свёкла)

Масличные (подсолнух)

Волокнистые

Бахчевые (арбузы)

Овощные (томаты,
укроп)

Плодовые растения
(ананасы, кокосы)

Стимулирующие и
наркотические (чай, кофе, мак)

Роль зеленых растений в биосфере

Ставропольский Государственный Аграрный
Университет

Доклад

На тему: Роль зеленых растений
в биосфере

Подготовила:

Студентка Ставропольского
государственного

аграрного университет

Факультета Защиты растений

специальности ландшафтной архитектуры

1 курса 3 группы

Молодцова Ксения Ивановна

Проверила:

Лысенко Изольда Олеговна

Заведующая кафедрой экологии и

ландшафтного строительства

Роль
зеленых растений в биосфере

Растительный покров. Растительный
мир. Растительность. Флора. Растение.
Виды и роды растений. Растительное
сообщество. Это – главные ботанические
слова, ими мы обозначаем ботанические
сущности, реально существующие в
природе. Основной цвет растительного
покрова зеленый, — это знает каждый.
Растительный покров подобно одеялу
покрывает не только сушу нашей планеты,
но и океан. Он состоит из мириадов
живых организмов – растений – способных
к фотосинтезу.

Особая роль растений в жизни
нашей планеты состоит в том,
что без них было бы невозможно
существование животных и человека.
Только содержащие хлорофилл зеленые
растения способны аккумулировать энергию
Солнца, создавая органические вещества
из неорганических; при этом растения
извлекают из атмосферы диоксид углерода
(углекислый газ) и выделяют кислород,
поддерживая ее постоянный состав. Будучи
первичными продуцентами органических
соединений, растения являются определяющим
звеном в сложных цепях питания большинства
гетеротрофов, населяющих Землю.

Фотосинтез – сложный биохимический многоступенчатый
процесс, происходящий в клеточных органоидах
хлоропластах под воздействием солнечного
света. Вы помните из физики, что солнечный
свет является смесью квантов с разной
длины волны, стеклянная призма отклоняет
их по-разному, и с ее помощью мы разлагаем
солнечный свет на составляющие: красный,
оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий,
фиолетовый. Невидимыми для глаза остаются
инфракрасные и ультрафиолетовые кванты
света. Мы их не видим, но они есть. Молекулы
хлорофилла способны поглощать красные
кванты света, их энергию растения используют
для синтеза из молекул воды и углекислого
газа сложных органических молекул крахмала.
Вычтите из солнечного спектра красную
часть, и вы получите зеленый свет. Теперь
Вы знаете, почему растения зеленые. Потому
что они поглощают красную часть солнечного
спектра.

Накапливая в процессе фотосинтеза
органическое вещество, растения обеспечивают
не только свою жизнедеятельность, но
и жизнедеятельность всех животных,
грибов и большинства бактерий. Животные,
грибы и гетеротрофные бактерии
не способны к фотосинтезу, они гетеротрофны.
Растения же являются автотрофными организмами,
— они сами себя кормят. Органическое вещество,
созданное в результате фотосинтеза растениями,
— это источник энергии как для роста и
развития самих растений, так и для жизнедеятельности
гетеротрофных организмов. Травоядные
и листогрызущие животные поедают живую
зеленую фитомассу. Грибы и бактерии питаются
либо мертвой фитомассой и трупами животных,
либо древесиной живых растений. Хищники
поедают травоядных, и так выстраиваются
длинные пищевые цепи, благодаря которым
в биосфере осуществляется биологический
круговорот вещества. Атомы различных
химических элементов мигрируют в этих
цепях от одних организмов к другим, возвращаются
во внешнюю среду, снова захватываются
живыми организмами, и такие циклы продолжаются
десятки и сотни миллионов лет.

Биологический круговорот химических
элементов совершается благодаря
солнечной энергии, захваченной
растениями. Растения на свету поглощают
углекислый газ и воду, всасывают
из почвы минеральные вещества и
выделяют кислород. Наземные растения
выделяют кислород в атмосферу, а
водные – в воду. Растения в темноте,
животные, грибы и микробы как в темноте,
так и на свету, поглощают кислород и выделяют
во внешнюю среду углекислый газ. Другие
вещества гетеротрофные организмы в основном
получают от растений. Поглощение и выделение
кислорода и углекислого газа растениями
и животными уравновешено, поэтому газовый
состав атмосферы Земли остается довольно
постоянным длительное время. Если это
равновесие нарушится, то в атмосфере
и биосфере начнутся катастрофические
изменения. Рост содержания углекислого
газа вызовет усиление парникового эффекта
и разогрев атмосферы планеты, а уменьшение
содержания вызовет новый ледниковый
период. Теперешний состав атмосферы нашей
планеты возник и поддерживается благодаря
биогеохимической работе биосферы. Без
нее атмосфера Земли состояла бы в основном
(не менее чем на 95%) из углекислого газа.
Сейчас содержание углекислого газа в
атмосфере Земли около 0,03%. Если погибнут
все растения, то через небольшое время
животные, грибы и микроорганизмы съедят
всю органику и тоже погибнут. Через несколько
сотен лет содержание кислорода в атмосфере
резко снизится, а содержание углекислого
газа резко возрастет. В этом случае атмосфера
Земли за 1000 лет может разогреться до +150-200
градусов Цельсия. Океан закипит и испарится.

Благодаря фотосинтезу и непрерывно
действующим круговоротам биогенных
элементов создается устойчивость
всей биосферы Земли и обеспечивается
ее нормальное функционирование.

Произрастая в неодинаковых условиях,
растения образуют различные растительные
сообщества (фитоценозы), обусловливая
разнообразие ландшафтов и экологических
условий для других организмов. При
непосредственном участии растений
формируются почва и торф, а
скопления ископаемых растений образовали
бурый и каменный уголь. Глубокие
нарушения растительности неизбежно
влекут за собой необратимые изменения
биосферы и отдельных ее частей и
могут оказаться гибельными для
человека как биологического вида.

Глобальное изменение климата

Углерод
Диоксид: обзор
Соединения, которые
содержат элемент углерод, называются «органическими». Эти
соединения очень важны. Они есть во всех живых существах.
углеродный элемент постоянно перемещается среди земной литосферы,
гидросфера, биосфера и атмосфера в различных формах — в виде углекислого газа
(CO ₂), сахара или углеводы (C _n H _2n O _n ), и карбонат кальция
(CaCO ₃), и это лишь некоторые из них. Движение углерода
среди земных сфер, как показано на диаграмме ниже, известен как углерод
цикл.

квадратики на схеме обозначают углерод
источники (места происхождения) и углерод
раковин (мест
хранения). Стрелки указывают движение элемента
среди земных сфер. (Нажмите на изображение
слева для увеличения. )

Зеленые растения играют очень важную роль
роль в круговороте углерода. Они поглощают углекислый газ (CO ₂) из атмосферы.
и производят углеродсодержащие сахара. Этот процесс называется фотосинтезом .
В фотосинтезе есть два основных этапа. Во-первых, растения ловят солнечные лучи.
энергия света в соединении под названием хлорофилл. Эта энергия превращается в
химическая форма, называемая аденозинтрифосфатом (АТФ). На втором шаге
растения используют энергию АТФ для производства сахара (C ₆ H ₁₂ 0 ₆ ). Процесс фотосинтеза
требуется вода (H ₂ O). Он также производит воду, а также кислород
(О ₂ ).
чистая химическая реакция для процесса фотосинтеза:
6 CO ₂
+ 6 H ₂ O + солнечный свет ——> C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6
О ₂ .

Животные едят растения, чтобы получить
энергия, захваченная в процессе фотосинтеза. Как организм животных расщепляет углеводы в растениях
ткани, СО ₂ выбрасывается в атмосферу.
Этот процесс называется дыханием . Чистая химическая реакция для
процесс дыхания прямо противоположен фотосинтезу: 6 O ₂ +
C ₆ H ₁₂ O ₆ ——> 6
H ₂ O + 6 CO ₂ . Растения тоже дышат, когда ломаются.
вниз органические молекулы сами по себе, чтобы высвободить хранящиеся
энергия. Растения и животные также выделяют CO ₂ в атмосферу, когда они
разлагаются или распадаются. Химическая реакция для этого процесса
то же, что и для дыхания.

Когда мертвые растения и животные медленно разлагаются под высоким давлением и высокими температурами, они могут образовывать
пулы энергии, известные как ископаемое топливо . К ископаемым видам топлива относятся уголь,
нефти и природного газа. Люди сжигают ископаемое топливо, а также свежее
растительности, чтобы высвободить запасенную в них энергию. Энергия используется для
тепла, работающих автомобилей и т. д. Химический процесс горения
топливо, известное как горение, то же самое, что дыхание и
разложение:
6 O ₂ + C ₆ H ₁₂ O ₆ ——> 6
H ₂ O + 6 CO ₂ .

Со времен промышленной революции,
люди сжигают все больше и больше ископаемого топлива, чтобы
производить больше энергии. Как практика сжигания ископаемых
топлива растет, как и количество углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу.
Исторические данные из ледяных кернов и современные данные, собранные с Мауны.
Обсерватория лоа на Гавайях подтверждает это. На приведенном ниже графике показано 30%
увеличение на атмосферные концентрации двуокиси углерода (CO ₂ )
с 1860 г.

Изображение :
Атмосферные концентрации углекислого газа с 1855 по 1996 год. Рисунок
адаптировано из изображения, любезно предоставленного Whitehouse Initiative on Global
Изменение климата.

Появляется все больше доказательств
что увеличивает атмосферные концентрации CO ₂ может увеличить скорость
глобального изменения климата из-за парникового эффекта. Это потому, что CO ₂
способствует 55% парникового эффекта. Увеличение концентрации в атмосфере
CO ₂ также может иметь большое влияние на
рост растений, влияя на скорость фотосинтеза.

Главная ..|..
Учитель
Страницы ..|..
Модули
и деятельность

3. Энергия в биологических процессах

Версия
на испанском языке также доступна »

Преподавание энергии в биологических процессах поддерживается 6 ключевыми понятиями:

3.1 Солнце является основным источником энергии для организмов и экосистем, частью которых они являются. Такие производители, как растения, водоросли и цианобактерии, используют энергию солнечного света для производства органических веществ из углекислого газа и воды. Это устанавливает начало потока энергии почти по всем пищевым цепям.

Есть еще 5 фундаментальных понятий. Посмотреть их все…

Скрыть

3.2 Пища – биотопливо, используемое организмами для получения энергии для внутренних жизненных процессов. Пища состоит из молекул, которые служат топливом и строительным материалом для всех организмов, поскольку энергия, запасенная в молекулах, высвобождается и используется. Расщепление пищевых молекул позволяет клеткам накапливать энергию в новых молекулах, которые используются для выполнения многих функций клетки и, следовательно, организма.

3.3 Энергия, доступная для выполнения полезной работы, уменьшается по мере ее передачи от организма к организму. Химические элементы, входящие в состав молекул живых существ, передаются по пищевым цепям и по-разному соединяются и рекомбинируются. На каждом уровне пищевой цепи часть энергии запасается во вновь созданных химических структурах, но большая часть рассеивается в окружающей среде. Непрерывное поступление энергии, в основном от солнечного света, поддерживает этот процесс.

3.4 Энергия течет по пищевым цепям в одном направлении, от производителей к потребителям и разлагателям. Организм, который ест ниже в пищевой цепи, более энергоэффективен, чем организм, который ест выше в пищевой цепи. Поедание продуцентов — это самый низкий и, следовательно, наиболее энергоэффективный уровень, на котором животное может есть.

3.5 На экосистемы влияют изменения в доступности энергии и вещества. Количество и вид доступной энергии и вещества ограничивает распределение и численность организмов в экосистеме и способность экосистемы перерабатывать материалы.

3.6 Люди являются частью экосистем Земли и влияют на поток энергии через эти системы. Люди изменяют энергетический баланс экосистем Земли с возрастающей скоростью. Изменения происходят, например, в результате изменений в сельскохозяйственных и пищевых технологиях, потребительских привычках и численности населения.

Энергия Солнца питает жизнь на Земле

Постоянный приток энергии, в основном солнечного света, поддерживает процесс жизни. Солнечный свет позволяет растениям, водорослям и цианобактериям использовать фотосинтез для преобразования углекислого газа и воды в органические соединения, такие как углеводы. Этот процесс является основным источником органического материала в биосфере. Есть несколько исключений, например, экосистемы, живущие вокруг гидротермальных источников на дне океана, которые получают энергию из химических соединений, таких как метан и сероводород. В любом случае общая продуктивность экосистемы определяется общей доступной энергией.

Энергия проходит через все живое на Земле

Схема пищевой цепи водоплавающих птиц Чесапикского залива. Изображение Геологической службы США.

Пищевые сети показывают, как энергия перемещается по системе. Растения используют энергию Солнца для создания органических веществ. Затем растения поедаются первичными потребителями, которых, в свою очередь, поедают вторичные потребители, и так далее. На каждом этапе энергия, изначально излучаемая Солнцем, потребляется, но эта энергия также рассеивается с каждым шагом. Животные используют до 90% энергии, содержащейся в продуктах, которые они едят для своей обычной деятельности. Таким образом, следующему потребителю остается только 10% исходной энергии. Эффективность пищевой цепи снижается по мере продвижения вверх. (Узнайте больше о передаче энергии в пищевой цепи.)

Это также указывает на критический фактор в распределении энергии в пищевых продуктах человека. Поедание продуцентов (растений), находящихся в нижней части пищевой цепи, является для человека наиболее эффективным способом получения энергии для жизни. Это имеет значение для людей, поскольку мы стремимся обеспечить адекватное питание растущего населения.

Эти идеи также указывают на происхождение органического вещества, которое впоследствии может стать ископаемым топливом. Первоначальным источником энергии в ископаемом топливе является солнечный свет, который способствует фотосинтезу. Нефть и природный газ получают из фотосинтезирующего планктона, который сохраняется в отложениях на дне океана, нагревается и химически превращается в углеводороды. Уголь получают из растений, которые были погребены в отложениях, уплотнены и сохранены. Эти идеи более подробно рассматриваются в Энергетическом принципе 4. (Узнайте больше о том, откуда берется нефть.)

Помочь учащимся понять эти идеи

Сопутствующее видео Министерства энергетики
Посмотреть версию этого видео не на YouTube

морская пищевая сеть может быть им менее знакома. Учащиеся могут быть удивлены, узнав, что около половины первичной продуктивности органического материала на Земле приходится на океаны.

Другие темы, связанные с этой темой:

изучение методов измерения первичной продуктивности в различных экосистемах,
картирование распределения первичной продуктивности в океанах и на суше,
расчет доступной энергии на разных трофических уровнях,
расчет воплощенной энергии в различных продуктах,
с учетом науки, техники, экономики или этики сельского хозяйства и животноводства,
, изучающий различные воздействия на энергетический баланс экосистем, такие как пожары, болезни, динамика населения и изменения в землепользовании.

Внедрение этих идей в ваш класс

Разнообразные продукты, каждый из которых имеет свою собственную энергию и воздействие на окружающую среду.

По сравнению с энергетическими принципами 1 и 2 этот принцип более конкретен и легче визуализируется. У всех нас есть непосредственный опыт употребления различных видов продуктов. Многие из этих концепций, например, как солнечный свет стимулирует фотосинтез и пищевые сети, обычно преподаются в учебных программах средних и старших классов. Педагоги могут воспользоваться этой возможностью, чтобы связать тему энергии с этими темами.

Количественный подход можно использовать для изучения энергии, заключенной в различных типах пищевых продуктов. Вот несколько примеров действий, которые делают это.

Сколько энергии на моей тарелке? проводит учащихся через последовательность шагов обучения, которые подчеркивают заложенную энергию, необходимую для производства различных видов пищи. проводит учащихся через последовательность действий, которые подчеркивают воплощенную энергию, необходимую для производства различных видов пищи (средняя школа или начальный уровень колледжа).
Проект «Образ жизни» ставит перед учащимися задачу резко снизить потребление энергии, и переход на вегетарианскую диету является одним из путей, по которому учащиеся могут выбрать. Этот проект может быть использован с аудиторией средней школы через аудиторию колледжа.

Сопутствующие учебные материалы

Обучение еде с помощью учебных материалов для студентов колледжей

Fisheries Unit от EarthLabs

Практический способ преподавания этих тем — с точки зрения еды или общественного сада. Все концепции, содержащиеся в этом принципе, можно проиллюстрировать на примере сада, производящего пищу.

Учебные материалы из коллекции CLEAN

Средняя школа

To Boldly Go. .. — это онлайн-мероприятие, посвященное широкому кругу причин для исследования океана: изучению взаимосвязанных вопросов изменения климата, здоровья океана, энергии и здоровья человека. Учащиеся изучают типы технологий, которые ученые-океанологи используют для сбора важных данных.
В видеоролике «Зеленые машины океана» исследуется морская пищевая сеть путем изучения фитопланктона. Эти организмы составляют основу морской пищевой сети, являются источником половины кислорода на Земле и важным средством удаления CO 9 .0006 2 из атмосферы. Это видео подходит для аудитории средней школы или старшей школы.
Рыба во внутренних водоемах и водоемы с подогревом — это вид деятельности, который связывает температуру воды с состоянием рыболовства во внутренних пресноводных водоразделах.
Мир перемен: обезлесение Амазонки — это серия спутниковых снимков НАСА, сделанных за 10-летний период, 2000–2010 гг., На которых показаны масштабы обезлесения в западной Бразилии.

Средняя школа

Стресс! это деятельность, в ходе которой учащиеся исследуют различные темы о здоровье океана, такие как чрезмерный вылов рыбы, разрушение среды обитания, инвазивные виды, изменение климата, загрязнение и закисление океана. Необязательная дополнительная активность содержит инструкции по созданию водной биосферы в бутылке, а затем манипулированию переменными.
Пищевая сеть обычно изучается с помощью концептуальных карт, таких как Oceanic Food Web. Связи, подобные концептуальной карте, на этой визуализации побуждают учащихся связывать абиотические и биотические взаимодействия в океанической пищевой сети. Это также подходит для вводных студентов колледжа.
Ферментация в мешке и биоразведка микробов, разлагающих целлюлозу, — это два практических занятия, которые исследуют производство целлюлозного этанола.

Колледж

Сколько энергии на моей тарелке? проводит учащихся через последовательность шагов обучения, которые подчеркивают заложенную энергию, необходимую для производства различных видов пищи.