Osvita.ua Вища освіта Реферати Біологія Роль зелених рослин у біологічному житті. Фотосинтез. Реферат
Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції. З питань розміщення інформації звертайтесь за телефоном (044) 200-28-38.

Роль зелених рослин у біологічному житті. Фотосинтез. Реферат

Процес фотосинтезу та його значення в природі. Космічна роль зеленої рослини. Видозміни листка. Листопад

1. Процес фотосинтезу, його значення в природі.

Космічна роль зеленої рослини

Фотосинтезом називають процес синтезу органічних сполук з неорганічних (СО2 та Н2С2), який відбувається з використанням променистої енергії Сонця за участю хлорофілу.

Цей складний і багатоступінчастий процес розпочинається з поглинання квантів світла молекулою хлорофілу. Зелений колір його зумовлений поглинанням переважно червоних і фіолетових променів сонячного спектра. З моменту поглинання сонячного світла хлорофілом розпочинається світлова стадія фотосинтезу.

Мал. 1. Схема фотосинтезу

Під впливом фотонів світла відбувається збудження молекули хлорофілу, причому рівні збудження можуть бути різними. Суть цього процесу полягає в тому, що електрони в молекулі хлорофілу переходять на вищий енергетичний рівень, нагромаджуючи потенціальну енергію. Частина з них відразу повертається на попередній рівень, а енергія, яка виділяється при цьому, випромінюється у вигляді теплоти.

Значна частина електронів з високим рівнем енергії передає її іншим хімічним сполукам для виконання фотохімічної роботи, яка здійснюється в кількох основних напрямках:

  • Перетворення енергії електронів на енергію АТФ: АДФ. 4 Ф + Енергія —> АТФ. Оскільки приєднання залишків фосфорної кислоти відбувається за рахунок енергії світла, цей процес називається фотофосфорилюванням.
  • Перебіг процесу фотолізу води: Н2О —> Н+ + ОН-. У результаті іони Н+, приєднуючи електрони з високим енергетичним рівнем, перетворюються на атомарний водень, який використовується в наступних реакціях фотосинтезу, а гідроксильні іони, взаємодіючи між собою, утворюють молекулярний кисень, воду і вільні електрони:
  • Передача енергії електронами з високим енергетичним рівнем через низку проміжних речовин для відновлення універсального біологічного переносника (акцептора) водню НАДФ (нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат). Внаслідок поглинання енергії НАДФ приєднує два атоми водню, що вивільнились у процесі фотолізу води, і перетворюється на НАДФ • Н2 (відновлена сполука).

Отже, для світлової стадії фотосинтезу характерне перетворення енергії - збудження електронів хлорофілу, фотоліз води, утворення АТФ і відновлення НАДФ.

Далі настає темнова стадія фотосинтезу, для перебігу якої світло не потрібне. За наявності вуглекислого газу та енергії АТФ, що утворилися внаслідок перебігу світлових реакцій, відбувається приєднання водню до CO2, який надходить у хлоропласти із зовнішнього середовища. Відбуваються послідовні реакції за участю специфічних ферментів, внаслідок чого утворюються різні сполуки, серед яких перше місце посідають вуглеводи.

Процес фотосинтезу можна подати таким сумарним рівнянням:

Фотосинтез має велике значення для існування біосфери. Зелені рослини завдяки фотосинтезу щорічно вносять до складу органічних речовин близько 170 млрд. т вуглецю, здатні поновити увесь кисень атмосфери приблизно за 2 тис. років і увесь вуглекислий газ — за 300 років. Проте в процесі фотосинтезу використовується лише 1% усієї сонячної енергії, яка потрапляє на рослини.

Вагомий внесок у вивчення ролі світла і хлорофілу в процесі фотосинтезу зробив видатний російський вчений К. А. Тімірязєв. За його словами, зелені рослини відіграють космічну роль завдяки тому, що вони здатні засвоювати сонячну енергію. Ця енергія, акумульована в органічних речовинах, використовується всіма живими організмами нашої планети.

Шляхи підвищення продуктивності фотосинтезу. Складні біохімічні процеси, які відбуваються під час світлової і темнової стадії фотосинтезу, зумовлюють і складний характер залежності цієї функції від умов життя рослини. На інтенсивність процесу фотосинтезу впливають як комплекс зовнішніх факторів - освітленість, температура середовища, вміст вуглекислого газу, вологість тощо, так і біологічні особливості рослин, специфіка їхньої реакції на зовнішні впливи. Ось чому процес фотосинтезу слід розглядати як результат взаємодії всього комплексу внутрішніх і зовнішніх чинників у життєдіяльності рослин.

Щодо освітленості, температури, вологості потреби різних видів рослин дуже відрізняються - є світлолюбні і тіневитривалі види, теплолюбні, холодостійкі, посухостійкі види тощо. Проте можна зазначити, що для більшості видів рослин інтенсивність фотосинтезу посилюється з підвищенням температури і досягає максимуму за температури 25°С, вмісту СО2 близько 1% і насичення водою. Подальше зростання цих показників може послаблювати інтенсивність фотосинтезу. Підвищення інтенсивності сонячного освітлення від 1 до 30% (від максимального) спричинює значне посилення інтенсивності фотосинтезу в усіх вищих рослин, а подальше підвищення інтенсивності освітлення посилює фотосинтез лише у світлолюбних рослин.

Фотосинтез - це основний процес утворення органічних речовин, що в поєднанні з асиміляцією мінеральних солей із ґрунту створює біомасу рослин. Органічні речовини, що утворюються в процесі фотосинтезу, становлять близько 95% сухої маси рослини. Тому керування процесом фотосинтезу, підвищення його продуктивності - один із ефективних методів впливу на продуктивність рослин, а для сільськогосподарських культур - це важливий засіб підвищення врожаю.

Розроблено комплекс агротехнічних заходів, які дають змогу впливати на процес фотосинтезу. До них належить забезпечення потреб рослини водою і мінеральними солями, у тому числі мікроелементами (міддю, цинком тощо), від яких залежить продуктивність роботи всього фото-синтезуючого апарату рослин.

Дуже ефективним методом є підвищення вмісту СО2 шляхом поливання рослин водою, яка насичена вуглекислим газом. Важливим є також правильне розміщення рослин та густоти посіву їх. Цей метод дає змогу запобігти само-затіненню рослин і використати максимальну площу їхніх листків. Велику роль в ефективності використання сільськогосподарськими культурами сонячної енергії відіграє селекція - створення посухостійких сортів, які мають високі інтенсивності фотосинтезу і ростових процесів.

З часом органічні речовини, які утворилися в первісному океані абіогенним шляхом, почали вичерпуватись. З появою автотрофних організмів, насамперед зелених рослин, став можливим синтез органічних речовин з неорганічних сполук завдяки використанню сонячної енергії (космічна роль рослин), а отже, існування і подальший розвиток життя.

З виникненням фотосинтезу відбулася дивергенція органічного світу в двох напрямках, які відрізнялися способом живлення (автотрофні і гетеротрофні організми). Завдяки появі автотрофних фото-синтезуючих організмів вода й атмосфера почали збагачуватися на вільний кисень. Це стало передумовою появи аеробних організмів, здатних до ефективнішого використання енергії в процесі життєдіяльності.

Нагромадження кисню зумовило утворення у верхніх шарах атмосфери озонового екрана, який не пропускав згубного для життя ультрафіолетового випромінювання. Це забезпечило можливість виходу життя на суходіл. Поява фото-синтезуючих рослин, у свою чергу, забезпечила можливість існування і прогресивного розвитку гетеротрофних організмів.

2. Видозміни листка. Листопад

Більшість рослин вологолюбні. У мешканців посушливих місць виробилась низка пристосувань для існування в умовах водного дефіциту. Рослини степів і пустель (ксерофіти) можуть мати видозмінені листки (колючки у кактуса) або бути безлистими (саксаул). Деякі мають дуже глибокі корені (наприклад, верблюжа колючка - до 16 м). У ковили листки складаються в трубочки, продихами всередину, що сприяє зменшенню випаровування. Випаровуванню запобігають і такі пристосування, як щільна кутикула, восковий наліт, вирости шкірки - волоски на поверхні листків.

Особливу групу ксерофітів становлять сукуленти, які запасають воду в дощову погоду і потім повільно її витрачають під час посухи. Вони мають м'ясисті стебло і листки (очиток, кактуси, агави, молодило).

Нарешті, рослини-ефемери мають короткий вегетаційний період (зірочки маленькі, тюльпан, мак, шафран) і навесні до настання посушливого періоду встигають відквітувати, утворити насіння, запасти поживні речовини в цибулинах, кореневищах, бульбах.

Зовні бруньки захищені лусками (видозмінені листки). У зимуючих бруньок зовнішні луски щільні, шкірясті, можуть вкриватися кутикулою або клейкими смолянистими речовинами. Під лусками знаходиться вкорочений зародковий пагін з тісно зближеними зачатковими листками, які вкривають твірну тканину конуса наростання.

Цибулина - дуже вкорочений підземний пагін з видозміненими листками. Цибулини бувають кулясті, яйцеподібні, видовжені тощо. Стеблова частина цибулини займає незначну зону, її називають денцем. На нижній поверхні денця розміщені численні додаткові корені, на верхній - видозмінені м'ясисті листки (луски), що щільно прилягають один до одного і мають запас поживних речовин. Зовнішні листки (луски) виконують захисну функцію, тому стають шкірястими, У пазухах деяких соковитих лусок є бруньки, з яких розвиваються або дочірні цибулини (дітки), або надземні зелені листки і квітконосні "стрілки".

Цибулини формуються у багатьох лілійних рослин: цибулі, лілії, тюльпана тощо. У деяких лілійних можуть бути надземні цибулини. Зазвичай вони утворюються у суцвіттях (у дикої цибулі, часнику), але можуть міститися і в пазухах листків.

Біологічним пристосуванням рослин, що захищає від випаровування, є листопад - масове обпадання листків на холодний або жаркий період року. В помірних зонах дерева скидають листки на зиму, коли корені не можуть подавати воду з мерзлої землі, а мороз висушує рослину. У тропіках листопад спостерігається в сухий період року.

Підготовка до обпадання листків розпочинається в міру ослаблення інтенсивності життєвих процесів наприкінці літа - на початку осені. Насамперед руйнується хлорофіл, інші пігменти (каротин і ксантофіл) зберігаються довше і надають листкам осіннього забарвлення. Згодом біля основи черешка (зона відділення) листка утворюється відокремлювальний шар, який у вигляді диска пронизує всі тканини крім провідних шляхів. Ці елементи жилок листка ізолюються останніми, закупорюванням їх продуктами життєдіяльності. Після цього листок відривається, а на стеблі залишається слід - листковий рубець.

На час листопаду листки старіють, у них нагромаджуються непотрібні продукти обміну речовин, які видаляються з рослини разом з опалим листям.

Усі рослини (зазвичай це дерева і кущі, рідше - трави) поділяють на листопадні і вічнозелені. У листопадних листки розвиваються упродовж одного вегетаційного періоду. Щороку з настанням несприятливих умов вони обпадають. Листки вічнозелених рослин живуть від 1 до 15 років. Відмирання частини старих і утворення нових листків відбувається постійно, дерево здається вічнозеленим (хвойні, цитрусові).

Література

  1. Біологія: Навч. посіб. / А. О. Слюсарєв, О. В. Самсонов, В. М. Мухін та ін.; За ред. та пер. з рос. В. О. Мотузного. — 3тє вид., випр. і допов. — К.: Вища шк., 2002. — 622 с.: іл.
  2. Енциклопедія з біології. – К., 1999.


05.01.2012

Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції.

Щоб отримувати всі публікації
від сайту «Osvita.ua»
у Facebook — натисніть «Подобається»

Osvita.ua

Дякую,
не показуйте мені це!