Что называют воздушным питанием

Биология в лицее

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Фотосинтез. (Воздушное питание растений)

Виртуальные лабораторные работы и опыты по теме «Фотосинтез»:

Корневое питание дает растению только минеральные соли и воду. Органические вещества и заключенную в них энергию растение получает в процессе фотосинтеза (от греч. фотос – «свет» и синтезис – «соединение»).

Фотосинтез. (Анимация)

Фотосинтез протекает в хлоропластах. В ходе этого процесса за счет энергии солнечного света растение с помощью зеленого хлорофилла листьев образует необходимые ему органические вещества из неорганических – углекислого газа и воды. Так как основным поставщиком углекислого газа для фотосинтеза является воздух, то этот способ получения растением органических веществ называют воздушным питанием.

Схема процесса фотосинтеза. (Анимация)

Зеленый лист – специализированный орган воздушного питания.

Благодаря плоской форме листовой пластинки лист имеет большую поверхность соприкосновения с воздушной средой и солнечным светом. Присутствие же в мякоти листа мелких, но многочисленных хлоропластов с зеленым пигментом – хлорофиллом создает огромную фотосинтезирующую поверхность, превращая таким образом лист в могучую фабрику образования органических веществ.

Доказать, что зеленое растение только на свету образует органические вещества, можно простым опытом. Зеленое растение, например примулу или пеларгонию зональную, помещают в темный шкаф. Через 2-3 дня у этого растения черной бумагой или фольгой затемняют часть одного листа и ставят растение на свет. Через 8-10 часов срезают этот лист, снимают с него затемняющие пластинки бумаги. Оказывается, внешне лист никак не изменился. Но после его обесцвечивания (кипячением в спирте разрушается хлорофилл) и последующей обработки раствором йода можно увидеть, что незатемненная часть листа, содержавшая крахмал, посинела, а бывшая затемненной часть листа приобрела желтый цвет йода. Это свидетельствует о том, что здесь крахмал не образовался, так как клетки листа не получали световой энергии.

Фотосинтез – процесс, в котором зеленое растение из неорганических веществ (углекислого газа и воды) с использованием энергии солнечного света образует органические вещества – углеводы (преимущественно сахара), а также кислород.

Фотосинтез всегда поддерживается корневым питанием – поглощением из почвы воды и минеральных солей. Без воды фотосинтез не происходит.

В среднем растения поглощают около 55 % энергии солнечных лучей, а на фотосинтез расходуется только 1,5-2 % поглощенной энергии. Это очень мало, но и такое количество обеспечивает жизнь всем организмам на Земле.

Весь сложный поэтапный процесс фотосинтеза идет в хлоропластах бесперебойно, пока зеленые листья получают солнечную энергию. Образовавшиеся в хлоропластах продукты фотосинтеза поступают в цитоплазму, где с помощью ферментов превращаются в сахара. Полученные органические вещества (преимущественно сахара) по ситовидным трубкам луба оттекают из листьев ко всем частям растения: к почкам, генеративным органам. Но большая их часть передвигается по стеблю вниз к корням, где принимает участие вместе с минеральными солями в образовании белков и жиров, которые откладываются про запас.

Пути передвижения веществ в процессе питания. (Анимация)

Для фотосинтеза обязательно нужен углекислый газ, поступающий в лист вместе с воздухом через устьица, и вода, приходящая по сосудам из корня.

Таким образом, в процессе воздушного питания растения поглощают неорганические вещества и с помощью энергии света и хлорофилла образуют органические вещества. Организмы, способные самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, называют самопитающимися, или автотрофными (от греч. аутос – «сам», трофе – «питание»). Автотрофный тип питания – главная особенность растительного организма.

Зеленые растения – автотрофы: создавая органические вещества, запасают в них солнечную энергию и делают ее доступной для других организмов.

Интерактивный урок-тренажёр. (Пройдите все страницы и выполните все задания урока)

Источник

Bio-Lessons

Образовательный сайт по биологии

Фотосинтез. Воздушное питание растений.

Фотосинтез. Воздушное питание растений.

Как же осуществляется фотосинтез?

Через устьичные щели в лист поступает углекислый газ. При попадании солнечных лучей на поверхность листа в его хлоропластах происходит сложный процесс: из углекислого газа и воды, всасываемой корнями, образуется органическое вещество — сахар (глюкоза). При этом выделяется кислород. Частично он используется растениями для дыхания, а излишки поступают в воздух также через устьица. Сахар затем превращается в крахмал. Крахмал в воде не растворяется. Образование сахара на свету при участии воды и углекислого газа происходит только в хлоропластах и только за счет энергии солнечного света.

Следовательно, процесс образования в хлоропластах на свету органических веществ из воды и углекислого газа с выделением кислорода называется фотосинтезом (рис.1).

Рис.1 Процесс фотосинтеза

История открытия фотосинтеза

Первые опыты по изучению питания растений провел в 1630 г. голландский врач Ян Батист ван Гельмонт. Он доказал, что растения не получают органические вещества в готовом виде из почвы, а сами образуют их (рис.2)

Рис.2 Опыт Яна Батиста ван Гельмонта

А швейцарский естествоиспытатель Жан Сенебье доказал, что растения используют углекислый газ.

Русский ученый К. А. Тимирязев (1843-1920) впервые описал роль хлорофилла (пигмент, который находится в хлоропластах) в фотосинтезе. Он назвал фотосинтез космическим процессом. Растения используют космическую энергию Солнца. Жизнь как явление существует на нашей планете, только благодаря фотосинтезу, обеспечивающему питанием и кислородом все живое. Может, благодаря фотосинтезу наша планета единственная в Космосе, населенная живыми существами?

Опыт доказывающий образование крахмала в листьях

Доказать процесс образования крахмала в листьях можно путем постановки простого опыта (рис.3)

Рис.3 Образование крахмала в зеленых листьях на свету

Комнатное растение, желательно пеларгонию или примулу, хорошо поливают и ставят в темное место на 2-3 дня. За это время растением расходуется ранее образованный в листьях крахмал. Через 2—3 дня несколько листьев на растении закрывают с двух сторон черной бумагой так, чтобы часть поверхности листа оставалась открытой. Растение выставляют на свет.

Через сутки бумагу убирают, лист срывают, опускают его на одну минуту в кипяток, затем переносят в посуду с горячим спиртом, который в целях предосторожности подогревается на водяной бане. Обесцвеченный лист ополаскивают холодной водой и помещают в плоский сосуд. Расправленный лист заливают слабым раствором йода. Через 2—3 мин можно увидеть, что закрытая часть листа не изменила своего цвета, а та часть листа, на которую попадал свет, окрасилась в синий цвет.

Обработка йодом помогает обнаружить в клетках крахмал. Следовательно, крахмал образуется в листьях только на свету.

В ходе фотосинтеза растение использует углекислый газ и выделяет кислород, который поддерживает горение. Это можно подтвердить следующим опытом.

Следует взять две банки (0,8 л) из светлого стекла и поместить в каждую по 5-6 веточек традесканции. Чтобы растения не завяли, в банки наливают немного воды. Затем небольшие свечи, укрепленные на проволоке, зажигают, опускают в банки и закрывают их. Вскоре свечи погаснут, что указывает на отсутствие в банке кислорода и на увеличение содержания углекислого газа, образовавшегося в результате горения свеч. Свечи вынимают, закрывают обе банки стеклом и выставляют одну на свет, а другую — в темное место. На следующий день банки открывают и опять опускают туда на проволоке зажженные свечи. В банке, стоявшей на свету, свеча горит, а в банке, находившейся в темном месте, — гаснет (рис.4).

Рис. 4 Образование кислорода на свету

Таким образом, вы снова убедились, что зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, который поддерживает горение, только на свету, т. е. в процессе фотосинтеза. А при дыхании растения, как и все живые организмы, поглощают кислород, а выделяют углекислый газ.

Подводим итог

Фотосинтез — основа воздушного питания растений. При фотосинтезе зеленые растения с помощью хлорофилла извлекают энергию из солнечного света и с ее помощью создают органические вещества из углекислого газа и воды. Как побочный результат при фотосинтезе выделяется кислород.

Источник

Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Home » Агрохимия » Воздушное питание растений (фотосинтез)

Популярные статьи

Воздушное питание растений (фотосинтез)

Фотосинтез — процесс образования безазотистых органических веществ (углеводов) растениями из углекислого газа атмосферы и воды под действием солнечного света:

Растения, произрастающие на суше, ежегодно поглощают из атмосферы примерно 20 млрд т углерода в форме углекислого газа или в среднем 1300 кг на 1 га, вся совокупность растений, включая морские водоросли, — около 150 млрд т. Наземные растения перерабатывают 4217 кДж космической солнечной энергии в продукты ассимиляции ежегодно.

Однако коэффициенты использования фотосинтетически активной радиации (ФАР), то есть солнечного света с длиной волны от 380 до 720 нм, на создание органического вещества составляет 47-49% интегральной солнечной радиации. В посевах коэффициенты использования ФАР не превышают 0,5-3%. Максимально возможным для фотосинтеза считается КПД ФАР 28%. Наиболее интенсивное накопление биомассы — до 700 кг/га в сутки — происходит при хороших условиях освещенности, температуры и водоснабжения, высоком уровне обеспеченности питательными веществами и составляет до 14% от общего поступления ФАР за день.

Образующиеся в процессе фотосинтеза простые углеводы служат исходным материалом для синтеза сложных углеводов: сахарозы C₁₂H₂₂O₁₁, крахмала (C₆H₁₀O₅)_n, клетчатки (C₆H₁₀O₅)_n.

Фотосинтетическая деятельность зависит от видовых особенностей растения, возраста отдельных листьев и всего растения, интенсивности и длины волны света, уровня азотного питания.

Только 2-4% солнечной энергии, попадающей на поверхность вегетирующих растений, используется для синтеза органических веществ. Остальная часть расходуется на транспирацию и отражение. Растение испаряет воду для охлаждения. Сам процесс испарения связан с большой затратой энергии. На испарение листьями расходуется более 25% солнечной энергии, в южных районах — до 70-95%, что примерно в 10-45 раз больше, чем запасается в урожае.

Одна из задач современной науки — изыскание способов повышения коэффициента использования солнечной энергии.

«Если последствия хищнического хозяйства, непроизвольно удаляющего из почвы питательные вещества, и поправимы тем или иным способом, путем удобрения земли, то окончательно непоправимо только расточительное, неумелое пользование главным источником народного богатства — солнечным светом».

Для образования сложных органических веществ из первичных продуктов фотосинтеза затрачивается энергия, образующаяся в растении в результате дыхательных процессов, то есть окисление углеводов кислородом. Этот процесс противоположен фотосинтезу:

Выделяющаяся при дыхании энергия используется на:

Энергия дыхания используется и для преодоления ростками сопротивления почвы при прорастании.

Энергия, выделяемая в процессе дыхательного окисления веществ переходит в специфическую форму накопления энергии — макроэргические фосфатные связи аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

Макроэргические соединения можно разделить на две группы:

Во всех реакциях обмена веществ энергия используется в сопряженных процессах освобождения и использования энергии, а передача энергии от одной реакции к другой может быть только, когда две реакции идут последовательно и имеют общие промежуточные продукты. Так, образование сахарозы может протекать сопряжённо с гидролизом АТФ:

глюкозофосфат + фруктоза → сахароза + H₃PO₄.

Аналогично протекают процессы образования крахмала из глюкозы, белков из аминокислот.

В сухие жаркие годы с суховеями фотосинтез у растений возможен только в ранние утренние и вечерние часы. В остальное время происходит потеря пластических веществ и энергии на сопротивление и защитные реакции неблагоприятным условиям среды (дефициту влаги и повышенной температуре). При этом нарушается баланс между образованием и расходованием макроэргических фосфорных соединений, снижается энергетический потенциал, повышается окислительный потенциал в клетке, что приводит к окислительному разрушению углеводов, белков, в связи с чем в тканях растительного организма накапливается аммиак и наступает их отравление.

Было отмечено положительное влияние фосфора и калия на обводненность коллоидов протоплазмы, что приводит к снижению расхода влаги на транспирацию. Ткани растений, обеспеченные фосфором, характеризуются большой водоудерживающей способностью. У таких растений более устойчивый водообмен, обусловленный увеличением содержания осмотически- и коллоидно-связанной воды, повышенной гидратацией компонентов протоплазмы. Особенно действие фосфора проявляется в условиях недостаточного водообеспеченности в ранние периоды развития растений.

На современной стадии развития сельскохозяйственной науки, возможности регулирования процессов фотосинтеза ограничены. Ассимиляционная поверхность листьев в посевах может меняться от 5-6 до 40-50 тыс. м 2 на 1 га. Изреженные посевы поглощают только 20-25% падающей на них ФАР и используют на фотосинтез только 1-2% от поглощенной. При достаточной плотности посевов за вегетационный период растения могут поглощать 50-60% падающей ФАР и накапливать в органических веществах урожая до 2-3% от поглощенной энергии. Теоретически этот показатель может быть повышен до 20-25%. Если коэффициент использования поглощенной энергии на фотосинтез повысить до 6-8%, это приведет к сокращению расхода воды на создание 1 т сухого вещества с 400-500 до 75-100 т.

Источник

Биология жизни растений

Все сельскохозяйственные культуры питаются через корни и листья, так как они обитают одновременно в двух средах: корни — в почве, а стебли — в воздухе. Поэтому условно различают два типа питания — воздушное и почвенное (корневое).

Под воздушным питанием понимают поступление в листья и ассимиляцию ими углекислого газа из атмосферы, а также усвоение некоторых солей. Под почвенным питанием подразумевают усвоение корнями растений из почвы воды и различных ионов минеральных солей, а также некоторых органических веществ. Оба типа питания взаимосвязаны и не могут существовать раздельно, так как корни питают листья и стебли, которые, в свою очередь, питают корни. В листьях и корнях протекают многочисленные процессы, продуктами которых непрерывно обмениваются надземные и подземные органы растений.

При воздушном питании растения в первую очередь обогащаются углеродом, кислородом и водородом. В среднем растения содержат 45% углерода, 42% кислорода и 6,5% водорода. Эти три элемента — материальная основа сложнейшего биологического процесса — фотосинтеза.

Фотосинтез — единственный природный процесс связывания солнечной энергии. Благодаря ему из простых веществ — углекислого газа, воды и небольшого количества минеральных солей, не содержащих энергии и не способных при обычных условиях совершать химическую работу, создаются сложнейшие органические соединения, обладающие высокой потенциальной энергией. Они используются гетеротрофными организмами во всей сложной их жизнедеятельности. В процессе фотосинтеза создается до 90% сухого вещества растений.

В химическом отношении фотосинтез — это процесс взаимодействия углекислого газа и воды при участии хлорофилла. Поглощенная хлорофиллом световая энергия участвует в реакции, при которой водород воды восстанавливает углекислый газ. Процесс фотосинтеза состоит из реакций двух типов — фотолиза воды (разложение ее под действием света) и восстановления углекислого газа. Свет необходим лишь для первой реакции, а реакции восстановления СО2 — «темновые», т. е. идут без доступа света. В настоящее время считается, что первым продуктом фотосинтеза является фосфоглицериновая кислота, которая затем превращается в результате многих реакций в крахмал и другие углеводы.

Наряду с углеводами в процессе фотосинтеза образуются и другие соединения, в том числе аминокислоты. Результат первичной фотохимической реакции фотосинтеза — фосфорилирование аденизиндифосфорной кислоты с образованием адезинтрифосфорной кислоты (АТФ). Эта кислота — основное соединение, в котором запасается и переносится энергия, необходимая для осуществления синтетических процессов в обмене веществ, а также для выполнения работы живыми организмами. Энергия, высвобождаемая АТФ, может переноситься почти без потерь на другие соединения или использоваться для синтеза белков нуклеиновых кислот, углеводов, жиров, витаминов и многих других соединений.

В процессе фотосинтеза растения одновременно выделяют в атмосферу свобоодный кислород, незначительная часть которого используется на дыхание растений.

В результате дыхательных процессов в растительном организме возникает энергия, необходимая для поддержания жизненных процессов. Часть энергии запасается в АТФ и используется для последующих превращений веществ в «темновой» фазе фотосинтеза.

Углерод, кислород и водород — основные элементы при фотосинтезе углеводов и других более сложных органических продуктов для всех последующих биохимических и синтетических процессов. С участием кислорода и водорода осуществляются важнейшие окислительно-восстановительные энергетические процессы. Наряду с образованием органических веществ в растениях происходят процессы их распада, связанные с дыханием.

Дыхание — это совокупность реакций, приводящих к распаду органических веществ до более простых соединений. Эти реакции непосредственно связаны с процессом обмена веществ, происходящего в клетке. Дыхание осуществляется благодаря сахарам, а также белкам, органическим и жирным кислотам.

Источник

Воздушное питание растений — фотосинтез

Корневое питание дает растению только минеральные соли и воду. Органические вещества и заключенную в них энергию растение получа­ет в процессе фотосинтеза (от греч. фотос — «свет» и синтезис — «соединение»). Фотосинтез протекает в хлоропластах. В ходе этого процесса за счет энергии солнечного света растение с помощью зелено­го хлорофилла листьев образует необходимые ему органические вещест­ва из неорганических — углекислого газа и воды. Так как основным по­ставщиком углекислого газа для фотосинтеза является воздух, то этот способ получения растением органических веществ называют воздуш­ным питанием.

Зеленый лист — специализированный орган воздушного питания.

Благодаря плоской форме листовой пластинки лист имеет большую поверхность соприкосновения с воздушной средой и солнечным светом. Присутствие же в мякоти листа мелких, но многочисленных хлоропластов с зеленым пигментом — хлорофиллом создает огромную фотосинтезирующую поверхность, превращая, таким образом, лист в могучую фаб­рику образования органических веществ.

Доказать, что зеленое растение только на свету образует органические вещества, можно простым опытом. Зеленое растение, например герань, помещают в темный шкаф. Через 2— 3 дня у этого растения черной бумагой или фольгой затемняют часть од­ного листа и ставят растение на свет. Через 8-10 часов срезают этот лист, снимают с него затемняющие пластинки бумаги. Оказывается, внешне лист никак не изменился. Но после его обесцвечивания (кипячением в спирте разрушается хлорофилл) и последующей обработки раствором йода можно увидеть, что незатемненная часть листа, содержавшая крах­мал, посинела, а бывшая затемненной часть листа приобрела желтый цвет йода. Это свидетельствует о том, что здесь крахмал не образовался, так как клетки листа не получали световой энергии.

Фотосинтез – это процесс образования органических веществ и кислорода в хлоропластах зеленых растений на свету из углекислого газа, воды и минеральных веществ.

Фотосинтез — процесс, в котором зеленое растение из неорганичес­ких веществ (углекислого газа и воды) с использованием энергии сол­нечного света образует органические вещества — углеводы (преиму­щественно сахара), а также кислород.

Фотосинтез всегда поддерживается корне­вым питанием — поглощением из почвы воды и минеральных солей. Без воды фотосинтез не происходит.

Весь сложный поэтапный процесс фото­синтеза идет в хлоропластах бесперебойно, по­ка зеленые листья получают солнечную энер­гию. Образовавшиеся в хлоропластах продук­ты фотосинтеза поступают в цитоплазму, где с помощью ферментов превращаются в сахара.

Полученные органические вещества (преимущественно сахара) по ситовид­ным трубкам луба оттекают из листьев ко всем частям растения: к почкам, ге­неративным органам. Но большая их часть передвигается по стеблю вниз к корням, где принимает участие вмес­те с минеральными солями в образова­нии белков и жиров, которые отклады­ваются про запас.

Ø С1. В листьях растений интенсивно протекает процесс фотосинтеза. Происходит ли он в зрелых и незрелых плодах? Ответ поясните. 1) фотосинтез происходит в незрелых плодах (пока они зеленые), так как в них имеются хлоропласты; 2) по мере созревания хлоропласты превращаются в хромопласты, в которых фотосинтез не происходит.

Источник