Здравствуйте! С вами Андрей, преподаватель биологии и автор канала «Биосфера».
Мы уже знаем, как устроены корень, стебель и лист. Но как именно растения питаются? Откуда они берут энергию? Как из воды и углекислого газа получаются органические вещества?
Сегодня мы разберем два типа питания растений — почвенное и воздушное. Это основа их жизни, и эта тема обязательно встречается на ОГЭ.
Поехали!
---
Часть 1. Типы питания растений
Растения — автотрофы. Это значит, что они сами создают органические вещества из неорганических. У них есть два типа питания, которые неразрывно связаны и необходимы для жизни растения.
Почвенное (минеральное) питание — это поглощение корнями воды и минеральных солей из почвы. Без этого растение не получит строительный материал и воду.
Воздушное питание (фотосинтез) — это образование органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии солнечного света. Без этого растение не сможет создать органику и получить энергию.
---
Часть 2. Почвенное питание
Почвенное питание — это процесс поглощения корнями воды и растворенных в ней минеральных веществ.
Что поглощает корень:
Самое главное — вода. Она необходима для фотосинтеза, транспорта веществ, поддержания формы клеток. Без воды растение завянет и погибнет.
Кроме воды, корень поглощает минеральные вещества. Они делятся на две группы.
Макроэлементы нужны в больших количествах. Азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот — без него растение не растет. Фосфор входит в состав АТФ и нуклеиновых кислот — он нужен для передачи энергии. Калий регулирует водный обмен и активирует ферменты. Кальций нужен для деления клеток и работы корней. Магний входит в состав хлорофилла — без него нет фотосинтеза. Сера входит в состав некоторых аминокислот.
Микроэлементы нужны в малых количествах, но без них растение тоже не может нормально развиваться. Это железо, бор, медь, цинк, марганец, молибден.
Как происходит поглощение:
В зоне всасывания корня находятся корневые волоски — выросты клеток, которые увеличивают поглощающую поверхность в десятки раз. Корневые волоски живут несколько дней, затем отмирают, а новые образуются выше по корню.
Вода и минеральные соли поступают в корневые волоски двумя путями. Часть поступает пассивно — по законам диффузии и осмоса, без затрат энергии. А часть — активно, с затратой энергии, когда растению нужно получить вещество, которого в почве мало.
Затем вода и соли продвигаются по коре корня и попадают в сосуды (ксилему). По сосудам они поднимаются вверх — к стеблю и листьям.
Движение воды по растению:
Вода поднимается от корней к листьям благодаря двум силам.
Первая сила — корневое давление. Корни активно закачивают воду в сосуды, создавая давление, которое выталкивает воду вверх. Благодаря корневому давлению весной из срезанных ветвей течет сок — это явление называют "плач растений".
Вторая сила — транспирация, то есть испарение воды листьями. Когда вода испаряется с поверхности листьев, в клетках создается "вакуум", и вода подтягивается снизу, как через соломинку.
Эти две силы работают вместе, обеспечивая непрерывный ток воды от корней к листьям.
---
Часть 3. Удобрения
Чтобы растения хорошо росли, почву нужно удобрять. Удобрения бывают двух типов.
Органические удобрения образуются из остатков растений и животных. Это навоз, перегной, торф, птичий помет, компост. Органические удобрения не просто дают питание — они улучшают структуру почвы, делают ее более рыхлой и влагоемкой, а питательные вещества отдают постепенно, по мере разложения.
Минеральные удобрения содержат определенные элементы в легкоусвояемой форме. Азотные удобрения — селитра, мочевина — нужны для роста листьев и побегов. Фосфорные — суперфосфат — для развития корней, цветения и созревания плодов. Калийные — калийная соль — для роста корнеплодов и повышения устойчивости к болезням.
Важно помнить: избыток удобрений так же вреден, как и недостаток. Переизбыток азота приводит к бурному росту листьев в ущерб плодам, а нитраты могут накапливаться в растениях и быть опасны для человека.
---
Часть 4. Воздушное питание (фотосинтез)
Фотосинтез — это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии солнечного света. Он происходит в хлоропластах, в зеленых частях растений, главным образом в листьях.
Общее уравнение фотосинтеза:
Из шести молекул углекислого газа и шести молекул воды на свету образуется одна молекула глюкозы и шесть молекул кислорода.
Условия для фотосинтеза:
Для того чтобы фотосинтез шел, нужно несколько условий. Во-первых, нужен свет — это источник энергии. Во-вторых, нужен хлорофилл — зеленый пигмент, который улавливает свет. В-третьих, нужен углекислый газ, который поступает через устьица из воздуха. И наконец, нужна вода, которая поступает из корней.
Световая и темновая фазы фотосинтеза:
Процесс фотосинтеза идет в два этапа.
Световая фаза происходит только на свету, в мембранах хлоропластов. Здесь энергия света улавливается хлорофиллом. Молекула воды расщепляется на водород и кислород — кислород выделяется наружу. А из оставшейся энергии образуются две важные молекулы: АТФ (энергетическая валюта клетки) и НАДФ·Н (восстановитель, который понадобится на следующем этапе).
Темновая фаза происходит в строме хлоропласта. Она может идти и в темноте, но для этого ей нужны продукты световой фазы — АТФ и НАДФ·Н. Здесь углекислый газ связывается с пятиуглеродным сахаром, и с использованием энергии АТФ и восстановителя НАДФ·Н образуются молекулы глюкозы.
Значение фотосинтеза:
Фотосинтез — это основа жизни на Земле. Во-первых, в процессе фотосинтеза образуются органические вещества, которые служат пищей для всех организмов — животных, грибов, бактерий. Во-вторых, выделяется кислород, необходимый для дыхания. В-третьих, поглощается углекислый газ, что регулирует состав атмосферы. И наконец, в органических веществах накапливается энергия Солнца, которая затем используется всеми живыми существами.
---
Часть 5. Космическая роль растений
Роль растений на Земле называют космической. Почему?
В 1903 году великий русский физиолог Климент Аркадьевич Тимирязев сказал: "Растение является посредником между небом и землей. Оно улавливает энергию Солнца и превращает ее в химическую энергию органических веществ".
Тимирязев был первым ученым, который доказал, что растения используют энергию света для создания органических веществ. Он назвал фотосинтез космическим процессом, потому что он связывает жизнь на Земле с энергией Солнца. Благодаря растениям на Земле накапливается энергия, которая затем используется животными, грибами, бактериями и человеком.
---
Часть 6. Дыхание растений
Растения, как и все живые организмы, дышат. Дыхание — это процесс окисления органических веществ с выделением энергии.
Общее уравнение дыхания:
Глюкоза и кислород превращаются в углекислый газ и воду, при этом выделяется энергия, которая запасается в виде АТФ.
Отличия фотосинтеза и дыхания:
Фотосинтез и дыхание — это противоположные процессы, но они идут в растении одновременно.
Фотосинтез — это процесс создания органических веществ. При этом энергия Солнца поглощается и запасается в химических связях. Он происходит только в хлоропластах и только на свету. В процессе фотосинтеза поглощается углекислый газ и вода, а выделяется кислород.
Дыхание — это процесс разрушения органических веществ. При этом энергия выделяется и используется для нужд клетки. Оно происходит в митохондриях и идет постоянно — и на свету, и в темноте. В процессе дыхания поглощается кислород, а выделяется углекислый газ и вода.
Важно понимать: растения и фотосинтезируют, и дышат одновременно. На свету фотосинтез преобладает над дыханием — растение выделяет больше кислорода, чем потребляет. В темноте дыхание продолжается, но фотосинтез не идет, поэтому в плотно закрытых помещениях растения могут "задохнуться" от недостатка кислорода.
---
Часть 7. Испарение воды (транспирация)
Испарение воды листьями называется транспирацией. Это важнейший процесс для растений.
Значение транспирации:
У транспирации несколько важных функций. Во-первых, испарение охлаждает листья, предотвращая их перегрев на солнце. Во-вторых, испарение создает ток воды снизу вверх — благодаря тому, что вода уходит из листьев, она подтягивается от корней. В-третьих, вместе с водой поступают минеральные соли, которые нужны растению. И наконец, через устьица, открывающиеся для испарения, происходит газообмен — углекислый газ поступает в лист, а кислород выходит.
Интенсивность транспирации зависит от многих факторов. Чем выше температура воздуха, тем быстрее испаряется вода. Чем суше воздух, тем активнее испарение. На свету устьица открыты, поэтому испарение идет активнее. Ветер тоже усиливает испарение, сдувая влажный воздух от поверхности листа.
Защита от излишнего испарения:
У растений есть много приспособлений, чтобы не терять лишнюю воду. У многих листья покрыты толстым восковым налетом — кутикулой, которая почти не пропускает воду. У хвойных растений устьица погружены в ткань листа, что уменьшает испарение. Многие деревья на зиму сбрасывают листья — иначе они бы теряли воду, которую корни не могут добыть из мерзлой почвы. А растения засушливых мест, например кактусы, вообще редуцировали листья до колючек и запасают воду в стеблях.
---
Часть 8. Листопад
Осенью листья многих деревьев желтеют и опадают. Это листопад — важное приспособление к неблагоприятным условиям зимы.
Почему листья желтеют?
В листьях, кроме зеленого хлорофилла, есть и другие пигменты. Желтые — это ксантофилл, оранжевые — каротин. Осенью из-за похолодания и сокращения светового дня хлорофилл начинает разрушаться. Он не успевает восстанавливаться, и тогда становятся видны желтые и оранжевые пигменты, которые были в листе все лето, но были скрыты зеленым цветом.
Значение листопада:
У листопада несколько важных функций. Во-первых, он сокращает испарение воды. Зимой корни не могут всасывать воду из замерзшей почвы, а листья продолжали бы испарять — растение погибло бы от обезвоживания. Во-вторых, с опавшими листьями удаляются накопившиеся вредные вещества. В-третьих, листопад защищает ветки от поломок — если бы листья остались, на них налипал бы снег, и ветки могли бы сломаться. И наконец, перегнившие листья удобряют почву, возвращая в нее питательные вещества.
---
Часть 9. Что чаще всего спрашивают на ОГЭ
Теперь разберем типичные вопросы, которые могут встретиться на экзамене.
Первый вопрос: "Какие вещества поглощает растение из почвы?" Ответ: воду и растворенные в ней минеральные соли.
Второй вопрос: "Какие элементы необходимы растениям?" Ответ: макроэлементы — азот, фосфор, калий, кальций, магний; микроэлементы — железо, бор, медь, цинк.
Третий вопрос: "Какую роль играет азот в жизни растений?" Ответ: азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, он необходим для роста растения.
Четвертый вопрос: "Какую роль играет фосфор в жизни растений?" Ответ: фосфор входит в состав АТФ и нуклеиновых кислот, он необходим для передачи энергии, цветения и плодоношения.
Пятый вопрос: "Какую роль играет калий в жизни растений?" Ответ: калий регулирует водный обмен, активирует ферменты.
Шестой вопрос: "Что такое фотосинтез?" Ответ: это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету с выделением кислорода.
Седьмой вопрос: "Какие условия необходимы для фотосинтеза?" Ответ: свет, хлорофилл, углекислый газ, вода.
Восьмой вопрос: "В чем отличие фотосинтеза от дыхания?" Ответ: фотосинтез — это создание органических веществ с поглощением энергии; дыхание — это разрушение органических веществ с выделением энергии. Фотосинтез идет только на свету в хлоропластах, дыхание — всегда в митохондриях.
Девятый вопрос: "Что такое транспирация?" Ответ: это испарение воды листьями.
---
🗺 Шпаргалка для повторения
Давайте еще раз коротко пройдемся по самым важным моментам.
Почвенное питание — это поглощение корнями воды и минеральных солей. Вода нужна для всех процессов, а минеральные соли делятся на макроэлементы и микроэлементы. Макроэлементы — азот (входит в белки), фосфор (входит в АТФ), калий (регулирует водный обмен). Микроэлементы нужны в малых количествах, но без них растение не может нормально развиваться.
Фотосинтез — это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету. Его уравнение: из углекислого газа и воды образуются глюкоза и кислород. Условия для фотосинтеза: свет, хлорофилл, углекислый газ, вода.
Дыхание растений — это процесс окисления органических веществ с выделением энергии. Глюкоза и кислород превращаются в углекислый газ и воду, при этом выделяется энергия.
Транспирация — это испарение воды листьями. Она охлаждает листья, создает ток воды от корней, обеспечивает поступление минеральных солей.
Листопад — это приспособление к зиме, которое сокращает испарение, удаляет вредные вещества и защищает ветки от поломок.
---
Что дальше?
На этой неделе в канале:
· 🌿 Завтра: Тест по питанию растений — проверьте, как вы запомнили фотосинтез
· 📊 В пятницу: Карточки-шпаргалки по макро- и микроэлементам
· ❓ В воскресенье: Отвечаю на ваши вопросы по фотосинтезу
Подписывайтесь на канал «Биосфера», чтобы не пропустить. Мы продолжаем разбирать все темы ОГЭ.
👇 Вопрос к вам:
Что в теме питания растений кажется вам самым сложным? Процесс фотосинтеза? Движение воды? Роль элементов? Пишите в комментариях — разберем детально!
#огэбиология #питаниерастений #фотосинтез #почвенноепитание #удобрения #транспирация #подготовкакоги #биосфера #понятнаябиология