Фотосинтез

Уже в Древней Греции ученые пытались ответить на вопрос: как питаются растения? Они видели, что человек и животные существуют за счет потребляемой пищи. Но какую пищу поглощает растение и как оно это делает?

Было совершенно ясно, что растение не может жить без почвы. Поэтому сначала предполагали, что именно из почвы растение получает все необходимое. Богатая фантазия помогала представить на кончиках корней маленькие ротики, которые поедают почвенные частицы.

В XVII веке голландский врач Ян Баптист ван Гельмонт доказал, что почва для растения не самое главное. Но допустил ошибку.

 О роли фотосинтеза более ста лет назад писал К.А. Тимирязев: “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… Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу”.

 Фотосинтез – процесс образования в зеленых клетках растения органических веществ (углеводов) из неорганических за счет энергии света.

1. Свет проникает в лист через прозрачную кожицу.
2. Хлорофилл находится в хлоропластах, которые расположены наилучшим образом для улавливания света.
3. С помощью устьиц в лист поступает углекислый газ и выделяется кислород.
4. Внутри растения газы перемещаются по межклетникам.
5. Вода поступает в растение из почвы с помощью корня, перемещается к листьям по сосудам стебля. 

Углекислый газ + вода	Солнечный свет	Органическое вещество (сахар - крахмал) + кислород
	—>
	Хлорофилл

Значение фотосинтеза:

1. В результате фотосинтеза выделяется кислород для дыхания живых организмов.
2. Благодаря фотосинтезу постоянно образуются органические вещества для питания грибов, бактерий, животных и человека.
3. Из кислорода в атмосфере образуется защитный озоновый слой
4. Растения понижают в атмосфере содержание углекислого газа, предотвращая перегрев Земли

 Задание:

Голландский ученый ван Гельмонт сделал интересный опыт (см. рисунок). Он взял высушенную землю и наполнил ею кадку. Масса земли была 80 кг. Ученый посадил в кадку ветку ивы массой 2кг. Растение поливали чистой дождевой или дистиллированной водой, лишенной минеральных солей. Через 5 лет деревце выросло большим, массой 60 кг. Масса земли составляла 79 кг. 943 г. Масса дерева увеличилась на 58 кг, а масса земли уменьшилась на 57 г.

Вопросы и задания:                                                                                                 

1.      Объясните, за счет чего растение увеличилось в размерах и массе.

2.      Какую ошибку допустил ван Гельмонт при постановке опыта?

3.      Уменьшение веса почвы ученый посчитал ошибкой эксперимента. Так ли это на самом деле? (Вспомните материал прошлого урока)

 

Как мы химичили

В жизни случаются события, о которых мы долго помним, но среди них обычные школьные уроки не часто занимают свое достойное место. Сразу после карантина у нас случился такой урок. Дети "химичили" впервые самостоятельно! Техника безопасности - ГЛАВНОЕ на таком уроке! Спасибо, ребята, что все закончилось благополучно, все опыты получились! Теперь я могу с уверенностью на вас положиться, и следующую работу вы уже будете делать с большей свободой! Спасибо Лизе, которая запечатлела для нас моменты урока! Инструкция к лабораторной работе по теме "Химический состав растений" спрятана под "ДАЛЬШЕ"

Вода как экологический фактор

Тело растения на 50—90% состоит из воды. Особенно богата водой цитоплазма (85—90%), много ее и в органеллах клетки. Весьма богаты водой сочные плоды, мягкая листва, корни; однако семена, особенно маслянистые, могут содержать незначительные количества воды. Вода имеет первостепенное значение в жизни растений. Все биохимические процессы растения протекают в водной среде. Растворяя почти все питательные вещества вода служит и транспортным средством для них.

 

 Наличие воды — это один из основных экологических факторов, лимитирующих рост и развитие растений. В отсутствие воды растение увядает и может погибнуть, поэтому у многих растений существуют специальные приспособления, позволяющие им переносить недостаток влаги.

 Избыток влаги в почве приводит к заболачиванию почвы и появлению болотной растительности. В зависимости от влажности почвы (количество осадков) видовой состав растительности меняется. Широколиственные леса сменяются мелколиственными, затем лесостепной растительностью. Далее низкотравье,  и при 250 мл в год – пустыня. Осадки в течении года могут выпадать не равномерно, живым организмам приходится переносить длительные засухи. Например, растения и животные саванн, где интенсивность растительного покрова, а так же и интенсивное питание копытных животных зависит от сезона дождей. 

По отношению к воде растения делят:

1. водные растения повышенной влажности;
2. околоводные растения,  наземно-водные;
3.  наземные растения;
4.  растения сухих и очень сухих мест, обитают в местах с недостаточным увлажнением, могут переносить непродолжительную засуху;
5. суккуленты – сочные, накапливают воду в тканях своего тел.

Задание: К каким группам по отношению к воде относятся растения на рисунке?

Творческое задание на выбор:
1.Напишите рассказ о том, какие растения могут стать соседями для этого растения?
2.Составьте свою виртуальную картинную галерею из живописных полотен, изображающих это растение. Что оно символизирует в разных культурах мира?
Форма ответа: презентация или мини-буклет.

Температура как экологический фактор для растений

Температурные условия оказываются одним из важнейших экологических факторов, влияющих на растения.
Устойчивость растений к низким температурам подразделяют на холодостойкость и морозоустойчивость. Под холодостойкостью понимают способность растений переносить положительные температуры несколько выше 0 °С. Холодостойкость свойственна растениям умеренной полосы (ячмень, овес, лен, вика и др.). Тропические и субтропические растения повреждаются и отмирают при температурах от 0 до 10 0С (кофе, хлопчатник, огурец и др.). Для большинства же сельскохозяйственных растений низкие положительные температуры негубительны. 

Растения не имеют постоянной температуры тела и, в отличие от животных, не могут уйти в укрытие от жары или холода. К вредному воздействию неблагоприятных температур они приспосабливаются с помощью анатомо-морфологических и физиологических механизмов.

Адаптации к холоду таковы: опушение почечных чешуй, толстая кутикула, утолщение пробкового слоя, опушение листьев, закрывание розеточных листьев ночью, развитие карликовости, развития стелящихся форм, анабиоз, снижение интенсивности транспирации, уменьшающее теплоотдачу; накопление в клетках сахаров и других веществ, увеличивающих концентрацию клеточного сока; накопление в клетках антоцианов, обеспечивающих в холодное время сезона красный цвет и оттенки фиолетового.

Отложение в клетках запасных питательных веществ в виде высокоорганических соединений – масла, жира, гликогена. Они вытесняют из вакуолей воду и делают клетки более устойчивыми к замерзанию. 

Жароустойчивость (жаровыносливость) — способность растений переносить действие высоких температур, перегрев. Это генетически обусловленный признак. Виды и сорта сельскохозяйственных растений различаются по выносливости к высоким температурам.

                    По жароустойчивости выделяют три группы растений.

1. Жаростойкие — термофильные синезеленые водоросли и бактерии горячих минеральных источников, способные переносить повышение температуры до 75-100 °С.

2. Жаровыносливые — растения пустынь и сухих мест обитания (суккуленты, некоторые кактусы, представители семейства Толстянковые), выдерживающие нагревание солнечными лучами до 50-65 °С.

3. Нежаростойкие — мезофитные и водные растения. Мезофиты открытых мест переносят кратковременное действие температур 40-47 °С, затененных мест — около 40-42 °С, водные растения выдерживают повышение температуры до 38-42 °С. Из сельскохозяйственных наиболее жаровыносливы теплолюбивые растения южных широт (сорго, рис, хлопчатник, клещевина и др.).

Рисовые плантации

При высоких температурах растения утолщают покровную ткань, и образует восковой налет на листьях при это уменьшает интенсивность испарение воды, образует толстый слой кутикулы, имеют толстый слой пробкового слоя для изоляции камбия от перегрева, листья принимают вертикальную ориентацию и имеют войлочное опушение,усиление транспирации.

Восковой налет на листе

 Задание.

Задание: Кто автор этих строк?

Смотри, как роща зеленеет,

Палящим солнцем облита,

А в ней какою негой веет

От каждой ветки и листа!

Какую природную закономерность отразил в стихотворении автор? Какие растения могли бы произрастать в этой роще?
Творческое  задание.
Ответить на вопрос:
Как человек изменяет температурные условия для культурных растений?
Форма ответа: рисунок, презентация, коллаж.

Свет как экологический фактор для растений

Ни один из факторов так неинтересен для экологов, как свет, отмечал Ю. Одум. Среди жизненно важных экологических факторов солнечный свет занимает особое место. Радиация Солнца породила жизнь на Земле. Биосферу можно рассматривать как продукт преобразования солнечной энергии в энергию живого вещества, т. е. биомассы всех организмов, населяющих нашу планету.

С физической точки зрения солнечная радиация состоит из волн разной длины: видимая часть света, инфракрасные лучи, ультрафиолетовая радиация.

Проходя расстояние от Солнца до поверхности Земли, солнечная радиация сильно изменяется. Одна часть лучей отражается и поглощается облаками, другая — отбрасывается в виде рассеянного света. До поверхности Земли доходит лишь около половины этой радиации. Часть радиации от насаждений отражается, часть ими поглощается, и, наконец, остальная часть доходит до поверхности почвы.

Коэффициент полезного действия поглощенной растениями солнечной энергии невелик. На фотосинтез используется лишь небольшая часть радиации, всего около 1,5%. У сельскохозяйственных культур КПД использования лучистой энергии обычно выше, чем у диких предков и сородичей. От эффективности использования энергии света зависит урожайность растений. Чем выше эффективность использования света в фотосинтезе, тем выше урожайность сельскохозяйственной культуры.

На поверхности земного шара свет распределен неравномерно. Интенсивность солнечной радиации зависит от географического расположения того или иного региона. Так, на севере из-за низкого солнцестояния освещенность местности относительно слабая, ниже, чем в регионах, расположенных южнее. На юге, в частности на экваторе, лучи Солнца падают на Землю отвесно, поэтому здесь интенсивность солнечной радиации достигает максимальных величин.

Интенсивность освещения земной поверхности зависит от рельефа местности. Особенности природных условий того или иного региона земного шара влияют и на качество радиации, ее спектральный состав. Во многих регионах Северного «полушария создаются благоприятные условия для образования рассеянного света, богатого длинноволновыми лучами. На юге иная картина: здесь свет прямой, и в световом спектре преобладает коротковолновая радиация.

Световой режим, сложившийся в том или ином регионе, выполняет роль фактора естественного отбора растений. Поэтому в одних местообитаниях преобладают светолюбивые растения (гелиофиты), в других — тенелюбивые, теневыносливые (сциофиты).

Примером крайнего светолюбия может служить акация беловатая, широко распространенная в суданской саванне. Любопытно, что растение сбрасывает листья не в жаркий период года, а в сезон дождей. В дождливый период года, когда небо покрыто тучами, акация беловатая находится в состоянии светового голодания, что приводит к отмиранию листьев. В лесной зоне светолюбивых растений мало. Они встречаются лишь на свободных от леса местах. Здесь, на солнцепеке, растут мать-и-мачеха, лапчатка песчаная, другие растения-светолюбы. Пшеница, рожь, кукуруза, сахарная свекла, картофель, томат и некоторые иные виды культурных растений относятся к светолюбивым. Их посевы (посадки) размещают на открытых местообитаниях, т. е. на полях, в садах и огородах, расположенных обычно на территориях ранее сведенных лесов.

Солнечная радиация — это не только источник энергии, без которого жизнедеятельность растений и животных невозможна. Свет — это ограничивающий фактор, так как при его недостатке или избытке жизнедеятельность организмов нарушается.

В местообитаниях, где освещенность минимальна, недостаточна (например, пещеры, расщелины скал), растения могут испытывать световое голодание. Часто причиной светового голодания у культурных растений является переуплотнение посадок.

При нарушении условий выращивания наблюдается полегание всходов овощных культур в парниках и теплицах. Из-за дефицита света покровные ткани растений становятся тонкими.

Домашнее задание:

1.Напишите признаки светолюбивых и тенелюбивых растений.

2.Почему, как ты думаешь, солнце неравномерно нагревает Землю?