§ 20. Asimilarea carbonului de către plantele verzi
Compoziția chimică a diferitelor plante nu este aceeași, dar în medie se poate presupune că ponderea carbonului în ea este de aproximativ 45, oxigen - 42, hidrogen - 6,5, azot - 1,5% și cenușă de aproximativ 5%. Astfel, în afară de cenușă, corpul unei plante, inclusiv al unui copac, este format în principal din patru elemente chimice: carbon, oxigen, hidrogen și azot. De unde provin aceste elemente? Planta obține oxigen și hidrogen din apă. Sursa de azot va fi discutată puțin mai târziu. De unde își ia un copac carbonul, care reprezintă aproape jumătate din greutatea sa uscată?
În 1771, omul de știință englez D. Priestley a efectuat faimosul său experiment cu un șoarece și o ramură de plantă verde. Șoarecele a murit sub un clopot de sticlă. Dacă, totuși, o ramură a unei plante verzi (mentă) a fost pusă sub capotă cu ea, aceasta a rămas în viață. D. Priestley a concluzionat că plantele verzi „corectează” aerul stricat de respirația animalelor. Cu toate acestea, au apărut în curând respingeri ale acestei descoperiri, deoarece alți oameni de știință au descoperit că plantele verzi, ca și animalele, nu corectează aerul, ci îl fac impropriu pentru respirație și ardere. Contradicția apărută a fost rezolvată în 1779 de Jan Ingenhuz, care a stabilit că plantele verzi purifică de fapt aerul, dar numai în lumină, unde plantele verzi, purificând aerul, absorb dioxidul de carbon (aceasta este hrana lor aerului) și eliberează oxigen. Volumele de CO2 absorbit și de O2 eliberat sunt egale. Alături de dioxidul de carbon, planta folosește și apă. Acest proces a fost numit fotosinteză (din cuvintele grecești photos - lumină și sinteză - formarea compușilor chimici complecși din cei simpli), sau asimilarea dioxidului de carbon. Reacția generală a fotosintezei este:
6CO2 + 6H2 O → lumina C6H1206 + 602
După cum puteți vedea, din 6 molecule de dioxid de carbon și 6 molecule de apă cu absorbția energiei solare se obține 1 moleculă de carbohidrați și 6 molecule de oxigen liber sunt eliberate în atmosferă. Cu toate acestea, în reacția dată sunt date doar începutul și sfârșitul procesului. De fapt, este mult mai complicat și are multe etape intermediare, al căror studiu continuă până în zilele noastre. Această reacție este neprețuită, deoarece Viața pe Pământ este posibilă doar datorită fotosintezei.
Când fiecare moleculă de zahăr este creată, se dovedește a fi energie solară conservată, interceptată de o frunză verde. În general, conform calculelor lui H. Reinbote, anual plantele stochează la fel de multă energie sub formă de carbohidrați în timpul fotosintezei cât petrec 100 de mii de orașe mari peste 100 de ani.
Orez. 53. Determinarea fotosintezei cu ajutorul unui balon de sticlă -: 1 - balon; 2 - termometru; 3 - dop
Toate rezervele de pe Pământ de cărbune, turbă, petrol și șisturi petroliere reprezintă energia solară conservată, obținută prin procesul de fotosinteză a plantelor care au trăit pe Pământ o perioadă foarte lungă de timp. Marele om de știință rus Zev a remarcat că planta verde este o legătură intermediară între animale (inclusiv oameni) și Soare, iar rolul ei este cu adevărat cosmic. El a scris că mâncarea servește ca sursă de forță în corpul nostru doar pentru că nu este altceva decât mâncare conservată din razele soarelui.
Cum se poate detecta, sau chiar mai bine măsura, fotosinteza unui copac sau cel puțin a unei părți a acestuia - o ramură sau frunză separată? Foarte des, se ia în considerare cantitatea de CO2 absorbită de o plantă din aer, unde conținutul de dioxid de carbon este de doar 0,03% în volum, sau 3 părți la 10 mii de părți de aer.
Un balon de sticlă (se propune și metoda; cu o capacitate de aproximativ 3 litri) se așează pe o ramură de copac folosind un dop despicat care închide ermetic orificiul de admisie (Fig. 53) Balonul se lasă 20 de minute, nu mai mult , altfel tot dioxidul de carbon din el va fi absorbit de ramură și fotosinteza se va opri După aceasta, balonul este îndepărtat rapid din ramură și o anumită cantitate de alcali caustic, de obicei așa-numita apă barită - Ba(OH)2, se toarnă imediat în el. Alcaliul absoarbe cu lăcomie tot CO2 rămas în balon, pe care planta încă nu l-a absorbit scade până când apare echilibrul chimic între acid și alcali Dacă balonul gol este ținut în aer timp de câteva minute lângă ramura experimentală, apoi se face la fel ca și cu primul balon CO2 în balon la începutul experimentului Scăzând prima valoare din această valoare, se determină cantitatea de CO2 absorbită de ramura de copac. Intensitatea fotosintezei se exprimă în mg de CO2 asimilat de 1 dm2 de suprafață frunzelor timp de 1 oră (mg/dm2 h).
La conifere, în special, de exemplu, molid, este dificil să se determine suprafața acelor, apoi iau greutatea acelor (uscate sau umede) și exprimă fotosinteza în mg CO2 la 1 g de ace la 1 oră.
Principalele organe ale fotosintezei sunt frunzele (ace). Fotosinteza apare și la lăstarii tineri, încă verzi, care conțin cloroplaste, dar mai slabi decât în frunze. După cum sa menționat deja, fotosinteza are loc în plastide verzi - cloroplaste, care au o structură foarte complexă. Cloroplastele conțin pigmentul verde clorofilă, închis în particule speciale - grana, scufundat în baza incoloră a cloroplastei - stroma, constând din proteine. Când frunzele verzi sunt scufundate în alcool, benzină sau eter, clorofila intră cu ușurință în soluție, care devine verde și frunzele se decolorează. După ce a trecut de la frunză la alcool, clorofila își pierde capacitatea de fotosinteză, care are loc numai cu o interacțiune strânsă a clorofilei cu substanțele proteice ale stromei cloroplastice. În plus, chiar și cu cea mai mică perturbare a structurii cloroplastului (de exemplu, dacă rulați ușor o baghetă de sticlă peste o frunză verde a unei plante), fotosinteza se oprește și ea. Toate acestea arată cât de complex este cloroplastul.
Clorofila constă dintr-un ester al acidului dicarboxilic și 2 alcooli - metil și alcool fitol nesaturat cu greutate moleculară mare. Acest pigment verde este reprezentat în frunză de două soiuri: clorofila „a” (C55H72O5N4Mg) și clorofila „b” (C55H70O6N4Mg). În plus, frunzele plantelor conțin și pigmentul portocaliu caroten (C40H56), care se găsește din abundență și în rădăcinile roșii portocalii ale morcovului (al cărui nume latin este daucus carota și a dat numele pigmentului), și xantofila pigmentului galben (C40H56O2).
Clorofila joacă un rol major în procesul de fotosinteză. Absoarbe razele soarelui și direcționează energia acestora pentru a reduce CO2 la carbohidrați, iar diferitele raze de lumină solară sunt absorbite diferit de clorofilă. Acest lucru poate fi văzut clar dacă treceți un fascicul de lumină printr-o soluție de clorofilă în alcool și apoi prin prisma de sticlă a unui spectroscop. Lumina soarelui este formată din șapte raze vizibile pentru ochii noștri (roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet). Modelul general de absorbție a diferitelor raze de către clorofilă se numește spectrul său. Clorofila absoarbe cel mai intens unele dintre razele roșii cu o lungime de undă de 650-680 nanometri (un nanometru este o miliardime dintr-un metru) și razele albastru-violete cu o lungime de undă de aproximativ 470 nanometri. Razele verzi sunt aproape complet reflectate de clorofilă, ceea ce îi conferă o culoare verde smarald.
Pentru formarea clorofilei sunt necesare anumite condiții. Una dintre ele este lumina. Tuberculii de cartofi depozitați într-un subsol întunecat formează lăstari slabi, palizi, foarte alungiți. Astfel de plante se numesc etiolate. Când sunt expuse la lumină, devin rapid verzi. Următoarea condiție necesară pentru formarea clorofilei este prezența sărurilor de fier în sol. Pe solurile alcaline, aceste săruri devin insolubile și devin inaccesibile rădăcinilor plantelor. Deși nu se întind, par la fel de palide ca în timpul etiolarii. Acest fenomen se numește cloroză. Pe baza acestui fapt, s-a crezut multă vreme că fierul face parte din clorofilă. După cum știm acum, acest lucru nu este adevărat, dar fierul are un rol activ în sinteza clorofilei ca catalizator, deși cantitatea sa este neglijabilă. Deci, dacă zgâriați o frunză palidă a unei plante clorotice cu o unghie, aceasta va deveni imediat verde, în timp ce părțile rămase ale frunzei vor rămâne la fel de palide cum erau. La sfârșitul primăverii reci, puteți observa iarba tânără galbenă care nu devine verde mult timp. Formarea clorofilei în ea este întârziată de temperatura scăzută.
Lumina soarelui, care cade pe o moleculă de clorofilă, face ca aceasta să devină excitată, ducând la formarea acidului adenositrifosforic (ATP), o sursă universală de energie în celulă. a fost primul care a demonstrat că fotosinteza are loc cel mai intens în razele care sunt absorbite cel mai activ de clorofilă, adică în razele roșii și albastru-violete.
Frunza unei plante, din punct de vedere al structurii sale externe și al structurii interne, este un organ special adaptat pentru fotosinteză. Arată ca o placă subțire care prinde bine lumina și este alcătuită din pulpă pătrunsă de o rețea densă de vene. Pielea este ruptă cu ușurință de pe suprafața frunzei, acoperind, după cum s-a menționat, frunza cu un strat de celule și purtând o peliculă grasă - cuticula. O rețea dens ramificată de vene alimentează bine fiecare secțiune a frunzei cu apă, venind aici din sol de-a lungul pețiolului, trunchiului și rădăcinilor. Zaharurile formate în frunze curg prin vene în trunchi. Aceste două contra-fluxuri se deplasează prin diferite părți ale venei (xilem și floem) fără a interfera unul cu celălalt. Pielea frunzei este complet transparentă și lumina trece ușor prin ea în frunză.
După cum sa menționat deja, unul dintre produsele finale ale fotosintezei este zahărul - glucoza, celălalt este oxigenul. Zahărul acumulat în timpul zilei curge din frunză noaptea. În timpul zilei, are loc și o scurgere, dar este mai slabă și, de obicei, o parte din zahărul format, pentru a nu interfera cu procesul ulterioar de fotosinteză, este îndepărtată din reacție aici, în frunză, transformându-se în amidon. Acesta este primul produs vizibil al fotosintezei, care este ușor de detectat în frunze prin acțiunea iodului, care devine amidonul albastru.
Un copac adult în sol se ramifică cu numeroase rădăcini, urmărind umiditatea și sărurile minerale hrănitoare dizolvate în el. Partea superioară a copacului - coroana, purtând frunze sau ace, se grăbește spre lumina soarelui. Frunzele de pe copac sunt aranjate sub forma unui așa-numit mozaic de frunze. Aceasta înseamnă că fiecare frunză nu-și umbrește vecinii sau pe cei aflati direct sub ea.
S-ar părea că, deoarece plantele sunt atât de dornice de lumină, atunci ar trebui să își atingă cea mai bună dezvoltare cu iluminare maximă. De fapt, nu este așa, totul este mult mai complicat. Diferitele plante necesită cantități diferite de lumină solară pentru fotosinteză și dezvoltarea generală. Această diferență este deosebit de mare la plantele erbacee. De exemplu, binecunoscuta sfeclă roșie de buruieni de stepă sau iarba de ghindă poate crește numai în locuri complet deschise și chiar și cea mai mică umbrire îi suprimă vizibil dezvoltarea. Astfel de plante sunt numite iubitoare de lumină. În același timp, Dubrovnik, care se găsește adesea în pădurile de foioase, nu tolerează locurile deschise și își atinge cea mai bună dezvoltare la umbrire semnificativă, când iarba de ghindă aproape că moare din cauza lipsei de lumină. Specii precum Dubrovnik sunt numite iubitoare de umbră. Desigur, aceste două plante reprezintă contrarii în raport cu lumina. Între ele există specii care ocupă o poziție intermediară, capabile să tolereze grade mai mari sau mai mici de umbrire. Astfel de plante sunt numite tolerante la umbră.
Dacă vorbim doar despre plante lemnoase, atunci printre ele nu există iubitori de umbră extrem, precum Dubrovnik, și pot fi împărțite în două categorii: iubitoare de lumină și tolerante la umbră. Cu toate acestea, există copaci foarte iubitori de lumină și extrem de toleranți la umbră, iar între ei există specii intermediare. Toate diferă unele de altele prin măsura (gradul) de egoism sau toleranță la umbră. Pentru a determina gradul de fotofilie, omul de știință german I. Wiesner a procedat după cum urmează. El a găsit zona cea mai umbrită în care se mai găsea o anumită specie de plante, a măsurat iluminarea la amiază și a comparat-o cu iluminarea dintr-un loc complet deschis, luată ca una. Rezultatul a fost o fracție care arăta cu ce parte din lumina completă a soarelui se poate mulțumi o anumită specie: cu cât fracția era mai mică, cu atât planta era mai tolerantă la umbră și invers. Potrivit lui I. Wiesner, cele mai comune specii de arbori ale noastre pot exista la următoarele grade de iluminare (în fracțiuni din lumina totală a soarelui):
zada..1/5
Mesteacan……….1/7
Pin.........1/9
Stejar…………..1/25
Molid……………1/28
Arțar………….1/55
Fag……………1/60
Cifis………..1/100
Seria rezultată reprezintă o scară iubitoare de lumină pentru un grup de specii de arbori, cu cele mai iubitoare de lumină la început și cele mai tolerante la umbră la sfârșit. Această scară poate fi mai completă, incluzând un număr mai mare de specii, dar principiul construcției sale rămâne același. La scara dată, lemnul s-a dovedit a fi de 20 de ori mai tolerant la umbră decât zada, iar zada, în mod corespunzător, a fost de 20 de ori mai iubitor de lumină decât lemnul. Dar aceasta nu este limita toleranței la umbră a plantelor verzi. Astfel, algele care trăiesc în sol la o adâncime de 10 cm se pot mulțumi cu 1/2500 din lume.
Pentru a măsura intensitatea luminii, I. Visner a folosit hârtie fotografică, pe care a expus-o luminii și, după viteza de întunecare a acesteia (notată de un cronometru), a judecat iluminarea relativă a unui loc dat. Dacă, de exemplu, într-o poiană deschisă, hârtia s-a întunecat în decurs de 1 minut, iar sub baldachinul unei păduri învecinate a durat 2 minute, atunci iluminarea de sub baldachin ar putea fi presupusă a fi egală cu jumătate din iluminarea din zona deschisă. În zilele noastre, iluminarea se măsoară mai precis cu dispozitive speciale (luxmetre etc.).
Copacii iubitori de lumină și toleranți la umbră diferă ca aspect. Speciile iubitoare de lumină au o coroană ascuțită, trunchiurile lor sunt curățate rapid de ramurile inferioare, care mor din cauza înfometării luminii. Așa este zada, a cărei coroană este atât de pătrunsă de lumină pe toate părțile încât ajunge la fiecare ac. Mesteacănul cu trunchi alb pare să emită el însuși lumină, reflectând-o din trunchi și ramuri. Coroana sa este, de asemenea, rară, iar lumina pătrunde în toate frunzele. Sub coronamentul pădurilor de zada și mesteacăn există încă suficientă lumină pentru a forma o acoperire densă a solului erbacee.
Speciile tolerante la umbră au coroane piramidale dense, cu ramuri inferioare care coboară aproape până la suprafața solului. Adesea, în astfel de plantări nu există aproape nicio acoperire de iarbă. Amurgul domnește sub baldachinul pădurii unor astfel de specii. Acestea sunt păduri de molid, brad și fag.
Intensitatea luminii variază chiar și în diferite părți ale aceluiași copac. Există mai multă lumină din exteriorul coroanei decât din interior. Prin urmare, frunzele din exterior și din interiorul coroanei diferă semnificativ în structura anatomică. În primul caz, se dezvoltă așa-numitul tip de frunze de lumină, în al doilea - tipul de umbră. Principala diferență dintre aceste frunze este că frunza ușoară are un țesut columnar mai dezvoltat, mai bine adaptat pentru a utiliza lumina directă a soarelui. Este situat în 2, uneori chiar 3 straturi. Foaia umbră de țesut columnar are doar 1 rând (deseori lipsește), dar țesutul spongios este mult mai puternic (vezi Fig. 47), captând mai complet lumina împrăștiată care domină în interiorul coroanei. Acest lucru este facilitat și de o cantitate mare de clorofilă și cloroplaste mai mari în frunzele speciilor tolerante la umbră (fag, tisa), comparativ cu cele iubitoare de lumină (zada, salcâmul alb).
Cum se desfășoară fotosinteza la speciile iubitoare de lumină și tolerante la umbră la diferite grade de iluminare? Acest lucru este foarte. demonstrat clar (vezi tabelul). Din datele din tabel se poate observa că la foioase fotosinteza este mai intensă decât la conifere la toate gradele de iluminare, deși din conifere zada asimilează aproape la fel de mult ca și foioase, iar din foioase stejarul se asimilează la fel de slab. ca conifere. Fotosinteza mai mare la plantele de foioase este asociată cu structura unei frunze plate, care este mai bine adaptată la asimilare (o placă plată care captează mai bine lumina, țesut columnar bine dezvoltat etc.). Dintre conifere, bradul se asimilează cel mai intens; Dintre copacii de foioase, teiul are cea mai mare fotosinteză și stejarul cel mai puțin. Tabelul mai arată că rasele tolerante la umbră diferă cel mai mult de rasele iubitoare de lumină în lumină slabă, când primele se asimilează mai energic. Odată cu o creștere suplimentară a luminii (până la 30%), diferențele de fotosinteză dintre rasele iubitoare de lumină și cele tolerante la umbră scad. În cele din urmă, pe măsură ce lumina soarelui se apropie, fotosinteza la speciile iubitoare de lumină (în special la conifere) devine mai mare decât la speciile tolerante la umbră.
Influența gradului de iluminare asupra intensității fotosintezei (mgCO9 per 1 g greutate proaspătă a frunzei sau ace pe 1 oră)
Rasele | iluminare, % din plin soare |
||
Conifere iubitoare de lumină: | |||
pin | 0,08 | 3,3- |
|
zada | 0,06 | ||
Conifere tolerante la umbră: | |||
molid | 0,06 | ||
brad | 0,13 | ||
Fotofil de foioase: | |||
stejar | 0,12 | ||
salcie | 0,03 | ||
mesteacăn | 0,18 | ||
Toleranță la umbră de foioase: | |||
arţar | 0,54 | ||
tei | 0,69 |
Nota: Semnul minus din fața numărului înseamnă că nu a fost absorbție, ci eliberare de CO2 din cauza respirației.
Fotosinteza mai slabă la conifere este compensată de o perioadă mai lungă a activității lor de asimilare (ace care nu căde) timp de aproximativ 3 luni și, prin urmare, productivitatea totală la conifere și foioase se dovedește a fi aproximativ egală.
După ce ne-am familiarizat pe scurt cu influența luminii asupra fotosintezei, să vedem acum cum acest proces este legat de conținutul de dioxid de carbon din atmosferă - principala „materie primă” pentru construirea corpului unui copac. Se știe că aerul conține doar 0,03% dioxid de carbon, sau 3 părți la 10 mii de părți de aer. În procesul de evoluție, plantele s-au adaptat să absoarbă dioxidul de carbon chiar și la acest nivel în aer. Frunza copacului este un organ foarte eficient pentru absorbția dioxidului de carbon. Dioxidul de carbon intră în frunză prin fante stomatice. Deși aria tuturor fisurilor stomatice este de numai 1% din suprafața frunzei, dioxidul de carbon se repetă în ele cu o viteză foarte mare.
Cu toate acestea, o creștere a conținutului de CO2 din aer de 10 ori (de la 0,03 la 0,3%) îmbunătățește fotosinteza acelor de pin. Această proprietate este utilizată atunci când se cultivă plante în sere, sere și, de asemenea, în teren deschis. Dioxidul de carbon poate fi introdus din fabricile industriale din apropiere, care eliberează cantități uriașe din acesta în aer. În acest caz, dioxidul de carbon industrial trebuie mai întâi purificat de impuritățile nocive pe care le conține (dioxid de sulf etc.). Creșterea cu succes a plantelor în sere depinde nu numai de creșterea temperaturii, ci și de aportul abundent de dioxid de carbon eliberat de gunoiul de grajd în descompunere. Trebuie amintit că o concentrație prea mare de CO2 (1-2% și mai mult) este dăunătoare nu numai pentru oameni, ci și pentru plante. De asemenea, trebuie avut în vedere că efectul maxim al fertilizării cu dioxid de carbon poate fi atins numai cu iluminare suficientă. Acest lucru este deosebit de important de luat în considerare în sere și serare, unde adesea nu există suficientă lumină.
Într-o pădure, solul eliberează constant CO2 în timpul descompunerii materiei organice de către diferite microorganisme (respirația solului). Ca urmare, în straturile inferioare de aer, conținutul de CO2 poate fi mai mare decât de obicei (până la 0,08%). Acest lucru ajută plantele tolerante la umbră să supraviețuiască în astfel de condiții, compensând într-o oarecare măsură lipsa acută de lumină pe care o experimentează. În straturile superioare de aer (în coroanele copacilor din zonă) în zilele de vară există o scădere a CO2 (la 0,02% sau mai puțin) datorită absorbției sale intense în timpul fotosintezei, această scădere este reîncărcată, deoarece fotosinteza se oprește are loc doar respirația solului și a copacilor, însoțită de eliberarea de dioxid de carbon în aer.
Ciclul zilnic al fotosintezei poate fi exprimat ca o curbă. Începând cu răsăritul soarelui, fotosinteza atinge de obicei maximul dimineața sau la amiază scade din cauza supraîncălzirii frunzei și a debordării acesteia cu amidon. La copacii tineri (în stadiul de biban), fotosinteza are loc cel mai intens. Această perioadă coincide de obicei cu cea mai bună creștere a copacului. Într-un copac îmbătrânit, fotosinteza și, odată cu aceasta, creșterea masei organice (creștere), scade treptat.
Cum este legată fotosinteza cu acumularea (creșterea) materiei organice și, prin urmare, cu recolta? Deoarece fotosinteza este singurul proces care creează materie organică (mai mult de 90% din greutatea uscată a unui copac), s-ar părea că creșterea și randamentul ar trebui să fie direct dependente de fotosinteză. În realitate, totul este mai complicat. În primul rând, într-un copac, concomitent cu fotosinteza, are loc procesul opus - respirația, care constă în consumul de materie organică. Prin urmare, în cel mai simplu caz, creșterea și randamentul reprezintă diferența dintre fotosinteză și respirație. În plus, creșterea materiei organice într-un copac în sine este împărțită în cea principală - creșterea celei mai valoroase părți a copacului, a trunchiului și creșterea în alte părți (frunze, ace, ramuri, muguri, flori, fructe etc.), pentru crearea cărora se cheltuiește materia organică, dar nu sunt incluse în partea valoroasă din punct de vedere economic a arborelui forestier,
Intensitatea fotosintezei în condiții naturale variază puțin. Este cel mai mare în plante în condiții extreme de viață (în deșerturi, munți etc.). Prin urmare, creșterea și randamentul unui copac sunt create nu datorită intensității fotosintezei, ci datorită zonei sale de lucru. La prima vedere, această valoare ar trebui luată ca suprafață a tuturor frunzelor (sau acelor) copacului. De fapt, multe frunze (cele inferioare, situate adânc în coroană mai aproape de trunchi) nu numai că nu oferă profit, dar sunt adesea ele însele consumatori de substanțe organice, deoarece asimilarea lor nici măcar nu acoperă costul propriei respirații. Ca rezultat, suprafața de lucru a unui copac pentru fotosinteză este de obicei mai mică decât suprafața frunzei.
Timpul efectiv de lucru al fotosintezei se dovedește, de asemenea, a fi mai mic decât este posibil, ceea ce uneori este considerat a fi întregul orar al zilei. În timpul zilei, frunza nu funcționează întotdeauna cu acumularea de materie organică. În zilele toride de vară, în special la amiază, frunzele încep adesea să emită dioxid de carbon în loc să-l absoarbă (la fel cum se întâmplă atunci când există lipsă de lumină). Timpul ploios trebuie, de asemenea, scăzut din timpul total de lucru, iar acesta ar trebui să includă și întreaga perioadă cu temperaturi ale aerului sub -6°C.
Respirația unui arbore este compusă din intensitatea medie a respirației, masa părților de respirație și timpul de respirație. Trebuie remarcat faptul că masa părților respiratorii și timpul de respirație sunt de multe ori mai mari decât valorile corespunzătoare pentru fotosinteză. La urma urmei, fotosinteza are loc numai în timpul zilei și numai în frunze sau ace și, așa cum am văzut, nu în toate. Respirația are loc continuu în toate celulele vii din fiecare parte a copacului: frunze, ace, ramuri, trunchi și rădăcini.
Din aceasta devine evident că pentru acumularea de materie organică într-un copac, fotosinteza trebuie să fie de câteva ori mai mare decât respirația. Costul respirației este semnificativ și se ridică la... 20-30 și chiar 50% din cantitatea totală de materie organică creată prin fotosinteză.
Pe această bază, unii oameni de știință consideră că creșterea și randamentul materiei organice dintr-un copac este mai ușor de crescut prin măsuri care limitează respirația decât prin măsuri care stimulează fotosinteza. Din păcate, nu există încă măsuri care să limiteze respirația, cel puțin în pădure. În sere și sere, la hrănirea plantelor cu dioxid de carbon, nu numai că crește intensitatea fotosintezei, dar în același timp scade și respirația, întrucât dioxidul de carbon, fiind un produs al respirației, întârzie acest proces.
Surse de carbon, azot și alte elemente pentru microorganisme. Catabolism (procese producătoare de energie) și biosinteză sau metabolism constructiv (procese consumatoare de energie). Semnificația și relația lor în diferite microorganisme
Procesul de creștere și dezvoltare a microorganismelor începe cu absorbția alimentelor. Microorganismele nu au organe speciale pentru alimentație; nutrienții pătrund în celulă prin întreaga suprafață. Compușii cu o greutate moleculară mare sunt scindați preliminar de exoenzime ale microorganismelor.
Microorganismele sunt extrem de diverse în ceea ce privește nevoile lor nutriționale. Ele pot exista datorită asimilării unei mari varietăți de substraturi. Același compus poate fi un produs alimentar bun pentru unele specii, dar nu doar indisponibil pentru altele, ci chiar otrăvitor. De exemplu, sunt cunoscute microorganisme care asimilează fenolul, parafina, naftalina, monoxidul de carbon etc. În funcție de concentrație, unele substanțe pot fi fie o sursă valoroasă de nutriție, fie o substanță inhibitoare pentru același microorganism. Astfel, zaharurile in concentratii mici sunt un produs usor de asimilat pentru multe microorganisme, in timp ce concentratiile mari de zahar inhiba cresterea acestora.
Sursele de energie trebuie să asigure microorganismelor toate elementele pentru sinteza diferitelor structuri celulare, precum și surse de energie necesare nu numai proceselor de biosinteză, ci și altor procese dependente de energie caracteristice unei celule microbiene, atât în stadiul de activ. crestere si in stadiu de repaus. Microorganismele, ca și alte organisme, au nevoie de apă, carbon, azot, fosfor, sulf și alte elemente în macro și microdoze. Anumite microorganisme necesită anumiți compuși organici.
Alimentele trebuie să conțină substanțe care să satisfacă nevoia de microorganisme pentru elementele chimice care alcătuiesc corpul lor.
Microorganismele au o mare varietate de tipuri de nutriție. Unele, ca și plantele verzi, se hrănesc cu substanțe minerale, sintetizând din aceste substanțe simple toate componentele complexe ale celulei. Alte microorganisme, cum ar fi organismele animale, necesită compuși organici.
Cerințele diferitelor microorganisme pentru nutrienți, în special sursele de carbon și azot, sunt foarte diverse și specifice.
Nutriția cu carbon. Carbonul este unul dintre cei mai importanți organogeni și, așa cum este indicat, reprezintă aproximativ 50% din masa uscată a celulei. Pe baza sursei de nutriție cu carbon, microorganismele pot fi împărțite în două grupe: autotrofe și heterotrofe.
Microorganismele autotrofe (auto-hrănite) sunt capabile să folosească dioxidul de carbon și sărurile sale ca singura sursă de carbon pentru sinteza substanțelor organice din organism.
Sinteza substanțelor organice din compuși minerali necesită energie. Printre microorganismele autotrofe, există specii care asimilează dioxidul de carbon, precum plantele verzi, folosind energia solară - sunt numite fotosintetice. Alte microorganisme autotrofe în procesul de sinteză a compușilor organici folosesc energia reacțiilor chimice de oxidare a anumitor minerale. Astfel de microorganisme sunt numite chimiosintetice.
Microorganismele fotosintetice includ algele, care au clorofilă, și unele bacterii pigmentare, cum ar fi bacteriile cu sulf verde și violet. Celulele bacteriilor violete conțin un pigment verde, bacterioclorofilă, asemănător cu clorofilei plantelor superioare. Celulele bacteriilor verzi conțin și cantități mici de bacterioclorofilă, dar există și un alt pigment fotosintetic (clorobiu - clorofilă), a cărui natură chimică nu a fost încă stabilită.
Fotosinteza bacteriană nu este însoțită de eliberarea de oxigen, ca la plantele verzi, iar rolul apei (ca sursă de hidrogen pentru reducerea CO 2 ) în majoritatea este jucat de H 2 S; În același timp, sulful se acumulează în celule. Toate bacteriile fotosintetice conțin și carotenoizi (de la galben la roșu). Rolul pigmenților este asemănător cu clorofilei vegetale - absorbind energia luminoasă.
Microorganismele chemosintetice includ bacterii care oxidează hidrogenul pentru a forma apă (bacteriile cu hidrogen), amoniacul în acid azotic (bacteriile nitrificante), hidrogenul sulfurat în acid sulfuric (bacteriile incolore cu sulf) și fierul feros în oxid (bacteriile de fier). Procesul de chimiosinteză în microorganisme a fost descoperit de S.N. Vinogradsky.
Microorganismele heterotrofe (se hrănesc cu altele) folosesc compuși organici ca sursă de carbon și îi transformă în substanțele celulelor lor. Aceste organisme includ numeroase bacterii, ciuperci și drojdii.
Majoritatea microorganismelor heterotrofe trăiesc folosind substanțe organice de diferite substraturi de origine animală și vegetală. Astfel de organisme sunt numite saprofite. Acestea includ toate acele microorganisme care descompun diverse substanțe organice din natură (în sol, apă), provoacă alterarea produselor alimentare sau sunt folosite la prelucrarea materiilor prime vegetale și animale.
Cu toate acestea, o linie ascuțită între aceste subgrupuri de heterotrofi nu poate fi întotdeauna stabilită. Anumite tipuri de microbi patogeni pot exista în mediul extern ca saprofite și, dimpotrivă, unele saprofite în anumite condiții provoacă boli la oameni, animale și plante.
Mulți saprofiti sunt „omnivori”, adică sunt capabili să folosească diferiți compuși organici ca sursă de carbon - carbohidrați, alcooli, acizi organici, proteine etc. Unii prezintă specificitate (selectivitate) pronunțată în ceea ce privește sursa de carbon și folosesc doar anumite substanțe. sau chiar unul dintre ei. Astfel de microorganisme sunt numite „specifice substratului”. Exemplele includ bacteriile celulozice, pentru care fibra este singura sursă de carbon, și bacteriile cu hidrocarburi, care folosesc hidrocarburi. Se observă o selectivitate similară la drojdia pentru zaharuri.
Un exemplu de specificitate poate fi, de asemenea, diferitele atitudini ale microorganismelor față de compușii izomeri. Astfel, ciuperca Oidium latcis asimilează alcoolul izobutilic și nu asimilează alcoolul butilic normal. Acesta din urmă este o sursă bună de carbon pentru ciuperca Aspergillis piger, iar această ciupercă nu consumă alcool izobutilic. După cum puteți vedea, chiar și structura moleculei contează. Substanțele care sunt o sursă bună de carbon pentru unii pot fi nepotrivite și chiar toxice pentru alții.
Heterotrofei, împreună cu compușii organici, folosesc și CO2, implicându-l în metabolism. Dioxidul de carbon servește ca o sursă suplimentară de carbon pentru biosinteza substanțelor din organism.
Specificul relației dintre microorganisme și sursa de hrană carbonică determină ciclul carbonului în natură. Această caracteristică a heterotrofilor se manifestă și în timpul deteriorării multor produse alimentare, când dezvoltarea unei forme se schimbă în alta.
Nutriția cu azot. Sursele de azot - un element necesar sintezei proteinelor, acizilor nucleici și a altor substanțe care conțin azot ale celulei - în microorganisme pot fi, de asemenea, foarte diverse.
Există saprofite (bacteriile cu acid lactic și unele bacterii putrefactive) care, de asemenea, nu pot sintetiza proteinele din organism din compuși simpli care conțin azot. Dezvoltarea lor este posibilă numai în prezența în mediu a unor forme organice complexe de azot (peptone, peptide) sau a unui set complet de aminoacizi care alcătuiesc proteinele celulelor lor.
Alte saprofite se pot dezvolta în substraturi care conțin doar unii aminoacizi, sau chiar unul sau doi dintre ei, și să sintetizeze toate celelalte. Ei dezaminează aminoacizii luați, iar amoniacul rezultat este utilizat în reacțiile de aminare a hidroxiacizilor sau mai des a acizilor ceto, de exemplu:
NH3 + CH2OHNONCOOH CH2OHCHNNH2COON + H20;
acid gliceric
NH3 + H2 + NOOCCH2COCOON NOOCCH2CHNNH2COON + H2O.
Acid oxalic acetic
Sinteza de noi aminoacizi poate avea loc fără dezaminarea aminoacizilor prelevați din substrat (fără formarea intermediară de amoniac) prin rearanjarea acestora (transaminare) - transferul unei grupări amino de la un aminoacid la un cetoacid cu participarea enzimelor aminotransferaze. :
R1CHNH2COOH + R2COCOON R1COCOOH + R2CHNNH2COOH.
Acid aspartic
Multe saprofite (bacterii, ciuperci, drojdii) nu au nevoie de aminoacizi gata preparate, fiind mulțumite cu compuși minerali de azot, dintre care cei mai buni sunt compușii de amoniu.
Multe microorganisme (în principal ciuperci, actinomicete și mai rar bacterii) folosesc nitrați și mai rar nitriți ca sursă de azot. Aceste forme oxidate de azot sunt mai întâi reduse pentru a forma amoniac.
Există bacterii și ciuperci (din clasa basidiomicetelor) care sunt capabile să utilizeze azotul atmosferic liber. Ei îl transferă într-o stare legată, reducându-l la amoniac, care este folosit pentru sinteza aminoacizilor. Aceste microorganisme sunt numite fixatori de azot sau colectoare de azot. Exemplele includ bacteriile nodulare care trăiesc în rădăcinile plantelor leguminoase și bacteriile fixatoare de azot care trăiesc liber în sol. Amoniacul este astfel un produs intermediar al asimilării diferitelor surse de azot.
Asimilarea elementelor de cenușă. Pentru sinteza substanțelor celulare sunt necesare diverse elemente de cenușă: sulf, fosfor, potasiu, calciu, magneziu, fier. Deși nevoia lor este nesemnificativă, dacă există o lipsă chiar și a unuia dintre aceste elemente în mediul nutritiv, microorganismele nu se vor dezvolta și pot muri.
Majoritatea microorganismelor sunt capabile să absoarbă elementele de cenușă din sărurile minerale.
Microelementele necesare pentru creșterea microorganismelor pot fi folosite și sub formă de săruri minerale.
Sursa de oxigen și hidrogen este apa și diverse alte substanțe.
Odată ajuns în celula unui microorganism, nutrientul participă la multe reacții chimice diferite. Aceste reacții, precum și toate celelalte manifestări chimice ale activității vitale a microorganismelor, se numesc colectiv metabolism (metabolism). Metabolismul include două grupe de procese vitale - catabolismul și biosinteza.
Catabolismul (metabolismul energetic) este procesul de descompunere a nutrienților - carbohidrați, grăsimi și proteine, care apar în principal din cauza reacțiilor de oxidare, având ca rezultat eliberarea de energie. În microorganisme, există două forme principale de catabolism - respirația aerobă și fermentația. În timpul respirației aerobe, distrugerea completă a substanțelor organice are loc cu eliberarea unei cantități mari de energie și formarea de produse finale sărace în energie (CO2 și H2O). În timpul fermentației, are loc descompunerea incompletă a substanțelor organice cu eliberarea unei cantități mici de energie și acumularea de produse finale bogate în energie (alcool etilic, lactic, butiric și alți acizi). Energia liberă eliberată în timpul catabolismului substanțelor organice se acumulează sub formă de energie din legăturile fosfatice ale adenozin trifosfat (ATP).
Biosinteza (metabolismul constructiv) combină procesele de sinteză a macromoleculelor celulare (acizi nucleici, proteine, polizaharide etc.) din compuși mai simpli prezenți în mediu. Procesele de biosinteză presupun consumul de energie liberă, care este produsă prin respirație aerobă sau fermentație (fie fotosinteză, fie chimiosinteză) și furnizată sub formă de ATP. Catabolismul și biosinteza au loc simultan multe reacții și produse intermediare.
A. accelerarea reacţiilor de lumină şi întuneric ale fotosintezei
B. utilizarea energiei luminoase pentru sinteza substanţelor organice
B. descompunerea substanţelor organice în anorganice
D. participarea la reacţiile de sinteză a proteinelor pe ribozomi
Care dintre următoarele procese are loc în timpul fazei de lumină a fotosintezei?
A. formarea glucozei B. sinteza ATP
B. absorbția de CO 2 D. toate cele de mai sus
Numiți zona din cloroplast în care au loc reacțiile de fază întunecată ale fotosintezei
A. membrana învelișului exterior B. membrana învelișului interioară întreagă
B. grana D. stroma
30. Puteți afla despre condițiile de viață ale plantelor lemnoase în diferiți ani prin grosimea lor
A. Scoarce B. Plute
B. Fibre de liben D. Inele de copac
31. Într-o eprubetă cu soluție de clorofilă, fotosinteza nu are loc, deoarece acest proces necesită un set de enzime situate pe
A. Cristach de mitocondrii B. Granach de cloroplaste
B. Reticulul endoplasmatic D. Membrana plasmatica
Ce muguri se dezvoltă pe frunzele și rădăcinile plantelor cu flori?
A. Accesoriu B. Apical C. Axilar D. Lateral
33. Sursa de carbon folosită de plante în procesul de fotosinteză este molecula
A. Acid carbonic B. Hidrocarbură
B. Polizaharidă G. Dioxid de carbon
Pentru a îmbunătăți respirația rădăcinilor plantelor cultivate, este necesar
A. Plivitul
B. Udă sistematic plantele
B. Afanati periodic solul din jurul plantei
D. Hrăniți periodic plantele cu îngrășăminte minerale
35. Adaptarea plantelor pentru reducerea evaporării apei – prezență
A. Stomate pe partea superioară a frunzei
B. Număr mare de lame de frunze
B. Lame late ale frunzelor
G. Acoperire ceară pe frunze
36. Un lăstar subteran modificat de plante perene cu tulpină îngroșată, muguri, rădăcini adventive și frunze asemănătoare solzilor este
A. Rădăcina principală B. Rizom
B. Rădăcina laterală D. Tubercul rădăcină
Un lăstar subteran diferă de o rădăcină prin faptul că are
A. Muguri vegetativi
B. Zonele de desfășurare
B. Zone de aspirație
G. fire de păr rădăcină
38. Ce îngrășăminte sporesc creșterea masei verzi a plantelor?
A. Organic B. Azot
B. Potasa D. Fosfor
39. Proprietatea organelor plantelor de a se îndoi sub influența gravitației se numește
A. Hidrotropism B. Fototropism
B. Geotropism D. Chemotropism
40. Un semnal extern care stimulează debutul căderii frunzelor la plante este
A. Creșterea umidității mediului
B. Reducerea duratei orelor de lumină
B. Reducerea umidității ambientale
D. Creșterea temperaturii ambiante
41. Inundarea câmpurilor de grâu cu apă topită la începutul primăverii duce uneori la moartea răsadurilor, deoarece acest lucru perturbă procesul
A. Fotosinteza din cauza lipsei de oxigen
B. Respirația din cauza lipsei de oxigen
B. Absorbția apei din sol
D. Evaporarea apei
Partea B
Î1 (alegeți mai multe răspunsuri corecte din șase)
Înţeles transpiration
A. reglează compoziţia gazelor din interiorul foii
B. favorizează mişcarea apei
V. asigură atracţia polenizatorilor
G. îmbunătățește transportul glucidelor
D. reglează temperatura frunzelor
E. reduce greutatea specifică a frunzișului
Î2 (alegeți mai multe răspunsuri corecte din șase)
Capacul rădăcinii îndeplinește funcțiile
A. oferă geotropism negativ
B. oferă geotropism pozitiv
V. facilitează pătrunderea rădăcinilor în sol
G. stochează substanţe nutritive
D. protejează în mod activ celulele în diviziune
E. participă la transportul de substanţe
B3. Alegeți mai multe răspunsuri corecte
Care este semnificația fotosintezei?
A. în furnizarea tuturor vieţuitoarelor cu substanţe organice
B. în descompunerea biopolimerilor în monomeri
B. în oxidarea substanţelor organice în dioxid de carbon şi apă
G. în furnizarea tuturor vieţuitoarelor cu energie
D. îmbogăţirea atmosferei cu oxigenul necesar respiraţiei
E. în îmbogăţirea solului cu săruri de azot
Î4. Stabiliți o corespondență între cele mai importante procese și faze ale fotosintezei
B5. Stabiliți succesiunea corectă a proceselor de fotosinteză
A. stimularea clorofilei
B. sinteza glucozei
B. legătura electronilor cu NADP + și H +
D. fixarea dioxidului de carbon
D. fotoliza apei
B6. Alegeți mai multe răspunsuri corecte
Selectați procesele care au loc în timpul fazei de lumină a fotosintezei
A. fotoliza apei B. sinteza glucidelor
B. fixarea dioxidului de carbon D. sinteza ATP
D. eliberarea de oxigen E. hidroliza ATP
Î7. Alegeți mai multe răspunsuri corecte
În faza întunecată a fotosintezei, spre deosebire de faza luminoasă,
A. fotoliza apei
B. reducerea dioxidului de carbon la glucoză
B. sinteza moleculelor de ATP folosind energia luminii solare
D. legătura hidrogen cu transportorul NADP +
D. utilizarea energiei moleculelor de ATP pentru sinteza glucidelor
E. formarea moleculelor de amidon din glucoză
B8. Alegeți mai multe răspunsuri corecte
Cel mai mare ecosistem.
hidrosferă
atmosferă
biosferă
Biosferă- aceasta este învelișul geologic al Pământului, acoperind o parte atmosfera, intreaga hidrosfera si partea superioara a litosfereiîmpreună cu organismele care le locuiesc. Biosfera este cel mai mare ecosistem, unind într-un singur ciclu planetar ciclurile individuale de substanțe din fiecare dintre ecosisteme.
Mediile de viață ale biosferei.
apa, pamantul
mediu sol-aer
ambele raspunsuri sunt corecte
În cadrul biosferei se pot distinge patru habitate principale. Acest apă, sol-aer, sol mediu și format de organismele vii însele. Apă servește ca habitat pentru multe organisme. Din apă obțin toate substanțele necesare vieții: hrană, apă, gaze. Prin urmare, indiferent cât de diverse sunt organismele acvatice, toate trebuie adaptate la principalele caracteristici ale vieții din mediul acvatic. Aceste caracteristici sunt determinate de proprietățile fizice și chimice ale apei. Mediu sol-aer, stăpânit în cursul evoluției mai târziu decât cel acvatic, este mai complex și divers și este locuit de organisme vii mai bine organizate. Cel mai important factor în viața organismelor care trăiesc aici sunt proprietățile și compoziția maselor de aer care le înconjoară. Densitatea aerului este mult mai mică decât densitatea apei, astfel încât organismele terestre au țesuturi de susținere foarte dezvoltate - scheletul intern și extern. Formele de mișcare sunt foarte diverse: alergare, sărituri, târâșuri, zbor etc. Păsările și unele tipuri de insecte zboară în aer. Curenții de aer transportă semințe de plante, spori și microorganisme. Viața solului extraordinar de bogat. Unele organisme își petrec întreaga viață în sol, altele își petrec o parte din viață. Condițiile de viață din sol sunt în mare măsură determinate de factori climatici, dintre care cel mai important este temperatura. Corpurile multor organisme servesc ca medii de viață pentru alte organisme. Condițiile de viață din interiorul altui organism se caracterizează printr-o mai mare constanță în comparație cu condițiile mediului extern. Nu au organe senzoriale sau organe de mișcare dezvoltate, dar dezvoltă adaptări pentru reținerea în corpul gazdei și reproducerea eficientă.
Un fenomen în care o substanță este transferată în cicluri închise, circulând în mod repetat între organisme și mediu.
lanțul trofic
ciclu de substante
nu există un răspuns corect
Biosferă ciclu include în mod necesar componente vii și nevii. Materia organică poate fi reutilizată de plante numai după descompunerea de către descompozitori în componente anorganice. Legătura dintre materia vie și cea nevii din ciclul biosferei se realizează prin migrarea elementelor chimice care fac parte atât din compușii organici, cât și din cei anorganici.
Principala sursă de energie din biosferă.
Soare
zăcămintele de petrol
producători
Principala sursă de energie pentru susținerea vieții în biosferă este Soarele. Energia sa este transformată în energia compușilor organici ca urmare a proceselor fotosintetice care au loc în organismele fototrofe. Energia se acumulează în legăturile chimice ale compușilor organici care servesc drept hrană pentru ierbivore și carnivore. Substanțele alimentare organice sunt descompuse în timpul metabolismului și sunt excretate din organism. Resturile excretate sau moarte sunt descompuse de bacterii, ciuperci și alte organisme. Compușii și elementele chimice rezultate sunt implicate în ciclul substanțelor. Biosfera are nevoie de un aflux constant de energie externă, deoarece... toată energia chimică este transformată în căldură. Prin urmare, stocarea energiei solare de către plante în materia organică joacă un rol extrem de important în distribuția și abundența organismelor vii.
În procesul ciclului s-au format depozite de petrol, cărbune și turbă:
azot, hidrogen
oxigen
carbon
În epoca paleozoică are loc stadiul inițial de acumulare a petrolului și gazelor de origine organică carbon. În perioada carboniferului, pădurile, formate în principal din ferigi și coada-calului, s-au răspândit pe uscat. Din trunchiurile copacilor care cad în apa care nu putrezesc se formează rezerve uriașe de cărbune.
Bacteriile care descompun ureea în ioni de amoniu și dioxid de carbon iau parte la ciclul...
azot și carbon
fosfor si sulf
oxigen si carbon
Unul dintre grupurile speciale de amonizatori sunt bacteriile care descompun ureea. Ureea este componenta principală a urinei la oameni și la majoritatea animalelor. O persoană secretă bacterii care descompun 30 până la 50 g de uree pe zi. Sub influența bacteriilor, ureea se descompune și se formează carbonat de amoniu. Acesta din urmă se dezintegrează rapid în apă, amoniac și dioxid de carbon .
Ciclul substanțelor se bazează pe procese precum...
răspândirea speciilor
fotosinteza si respiratia
selecția naturală
Sursa naturală de carbon folosită de plante pentru sinteza materiei organice este dioxidul de carbon, care face parte din atmosferă sau este dizolvat în apă. În curs fotosinteză Dioxidul de carbon este transformat în materie organică care servește drept hrană animalelor. Suflare, fermentarea și arderea combustibilului returnează dioxidul de carbon în atmosferă.
Bacteriile nodulare sunt incluse în ciclu...
carbon
fosfor
azot
Circulația nutrienților este de obicei însoțită de transformările chimice ale acestora. Nitrat azot, poate fi transformat în proteine, apoi transformat în uree, transformat în amoniac și din nou sintetizat în formă de nitrat sub influența microorganismelor. Ciclul biochimic al azotului implică diverse mecanisme, atât biologice, cât și chimice.
Energia solara este captata...
producători
descompunetori
consumatorii de prim ordin
Doar plantele verzi sunt capabile să capteze energia luminoasă și să folosească substanțe anorganice simple în nutriție. Astfel de organisme sunt separate într-un grup separat și numite autotrofi, sau producători- producători de substanţe biologice. Ele sunt cea mai importantă parte a oricărei comunități, deoarece aproape toate celelalte organisme depind direct sau indirect de aprovizionarea cu materie și energie stocată de plante. Pe uscat, autotrofele sunt de obicei plante mari cu rădăcini, în timp ce în corpurile de apă rolul lor este preluat de algele microscopice care trăiesc în coloana de apă (fitoplancton).
Potrivit oamenilor de știință, cea mai mare contribuție la consolidarea efectului de seră este:
ozon
dioxid de carbon
dioxid de azot
Ozonul, care formează scutul de ozon, se formează în:
hidrosferă
Mantaua Pământului
atmosferă
Primele organisme vii s-au dezvoltat în apă, ceea ce le-a protejat de expunerea la razele ultraviolete. Oxigenul eliberat în timpul fotosintezei în straturile superioare atmosferă sub influența razelor ultraviolete s-a transformat în ozon (molecula sa conține trei atomi de oxigen - O 3). Pe măsură ce ozonul s-a acumulat, s-a format un strat de ozon, care, asemenea unui ecran, a protejat în mod fiabil suprafața Pământului de radiațiile solare ultraviolete, care erau dăunătoare organismelor vii. Acest lucru a permis organismelor vii să ajungă pe pământ și să-l colonizeze.
Cel mai mare număr de specii se găsesc în ecosisteme:
pădure tropicală
taiga
păduri temperate de foioase
Astăzi, pe Pământ sunt cunoscute aproximativ 500 de mii de specii de plante, iar în fiecare an botaniștii descoperă altele noi. Diversitatea speciilor de plante (floristice) variază semnificativ în regiunile naturale ale planetei. Evident, există mult mai puține specii în deșerturi decât în jungle. Dar cum putem determina unde există mai multe specii - în stepe sau în păduri și de ce, de exemplu, sunt mai multe în pădurile tropicale veșnic verzi decât în pădurile cu frunze late. Aceste întrebări primesc răspuns știința biogeografiei, care studiază modelele geografice de formare a diversității biologice pe Pământ. Pentru a evalua care zone sunt sărace în specii și care sunt bogate, se întocmesc hărți de biodiversitate. Ele afișează zone cu un număr diferit de specii pe unitate de suprafață în culori diferite.
O floră specifică (sau locală) este numărul de plante vasculare superioare într-o zonă de aproximativ 100 km 2 . Pe Insulele Franz Josef din regiunea subpolară nu depășește 50-100 de specii, în tundra este de 200-300, în taiga - 400-600, în silvostepă ajunge la 900 de specii, în stepă - 900 -1000, la tropice- peste 1000.
Cel mai periculos motiv pentru epuizarea diversității biologice - cel mai important factor în stabilitatea biosferei - este...
poluarea chimică a mediului
exterminare directă
distrugerea habitatului
Una dintre caracteristicile materiei vii.
capacitatea de a ocupa rapid tot spațiul disponibil
capacitatea de reproducere
capacitatea de a fotosintetiza
Principalele caracteristici ale materiei vii includ:
- Capacitatea de a explora rapid tot spațiul disponibil.
- Mișcarea nu este doar pasivă, ci și activă.
- Stabilitate în timpul vieții și descompunere rapidă după moarte.
- Adaptare ridicată la diferite condiții.
- Viteză mare de reacție.
