Как называется процесс воздушного питания растений

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

Воздушное питание растений. Фотосинтез

Разделы: Биология

Класс: 6

Ключевые слова: биология

Основные цели: углубление знаний о способах питания в органическом мире, об особенностях пластического обмена веществ на примере фотосинтеза, изучение механизма фотосинтеза.

Создать условия для развития:

общепредметных компетенций: владение логическими операциями (анализ, синтез, сравнение, обобщение)

Метапредметные:

Ход урока

I. Мотивация к учебной деятельности

Эпиграф к уроку

Здравствуйте, ребята! Сегодня мы продолжим изучать питание растений. Прочитайте эпиграф к уроку. Какова главная мысль этих слов?

Возможные ответы учащихся

Хорошо! Вот и сегодня на уроке мы потрудимся и приоткроем еще одну тайну о зеленых растениях.

2. Актуализация знаний и фиксирование затруднения в пробном учебном действии

Ребята, мы продолжаем изучать один из самых важных процессов жизнедеятельности растений. Кто помнит – какой?

Фронтальная работа.

Актуализация знаний.

— Что мы знаем о питании растений?

— У растений существует минеральное (почвенное) питание.

— Что называется почвенным питанием?

Выполните задания:

— Заполните пропуски в тексте.

— Какие структуры участвуют в почвенном питании растений.

Выполните тест «Да-Нет»

Учащиеся выполняют задания в рабочих листах по двум вариантам.

По окончании работы учащиеся осуществляют взаимопроверку, оценивают работы.

Проверяем работу учеников у доски (проверяет ученик, комментирует правильность выполнения задания)

Итак, по сосудам корня и стебля вода поступает в листья.

1. Этих веществ, хватит для нормального роста и развития растений? Нет.

2. А какие вещества еще нужны растениям? Органические.

3. Какие вещества относятся к органическим? Белки, жиры, углеводы

Определение проблемы и цели урока, которая может быть поставлена с помощью проблемного вопроса.

Ребята! Весной мы бросаем в землю зернышко, а потом из него вырастает колос с множеством зерновок, наполненных питательными веществами. Откуда берет растение эти вещества?

Данный вопрос вызывает затруднения у учащихся. Сформулируйте свое затруднение.

Я пока не могу ответить на поставленный вопрос.

− У кого есть ответ, вы можете его обосновать? Я пока не могу обосновать правильность своего ответа. Откуда растения берут эти вещества?

− Что дальше надо сделать? Надо выяснить, почему возникло затруднение

3. Выявление места и причины затруднения

− Какое задание вы должны были выполнить?

Мы должны были ответить на вопрос,

В результате, какого процесса растение синтезирует органические вещества

Мы не знаем, какой это процесс и как он называется.

4. Построение проекта выхода из затруднения

Как вы считаете, какую цель мы поставим для нашего урока? Сформулируйте тему урока.

Узнать, как происходит образование органических веществ в растениях, как называется этот процесс и его механизмы.

− Как вы считаете, что вы можете сделать для достижения цели?

Изучить литературу, текст и схемы учебника, рассмотреть рисунки, эталоны

− Вы все правильно сказали, я вам предлагаю внимательно посмотреть и проанализировать эксперимент.

Учитель демонстрирует заранее заложенный опыт, подтверждающий образование крахмала в листьях на свету (проба Сакса): обесцвеченные листья и дольку картофеля учитель обливает раствором йода.

Учитель просит ребят объяснить, почему долька картофеля и лист, находящийся на свету, окрасились в синий цвет

Ученики обнаруживают, что лист с растения из шкафа остался светлым, а лист с растения, находившегося на свету, и долька картофеля окрасились в синий цвет.

Cравнивают, формулируют вывод.

В результате обсуждения опыта учащиеся убеждаются в том, что в листьях на свету образуется органическое вещество- крахмал (глюкоза), а в темном месте образование крахмала не происходит.

Какое главное условие, необходимое для образования крахмала Наличие солнечного света

Во всех ли клетках листа образуется крахмал? Учащиеся затрудняются ответить на этот вопрос.

Для ответа на этот вопрос демонстрируется опыт с пестролистной геранью. (Опыт с геранью закладывается так же, как и предыдущий, только без контроля.)

Школьникам предлагается выяснить, почему в зеленой части листа пестролистной герани обнаружен крахмал, а в белой – нет.

Учащиеся видят, что в растворе йода не весь лист окрашивается в синий цвет. Белая полоса по краю листа не окрашивается, значит, в ней крахмал не образуется.

Учащиеся предполагают, что в клетках зеленой части листа имеются пластиды зеленого цвета-хлоропласты, содержащие хлорофилл. В них протекает процесс образования крахмала. А в белой полоске листа герани хлоропластов нет, поэтому в ней крахмал не образуется.

А теперь, ребята, проанализировав результаты эксперимента и текст учебника, скажите, как же называется этот процесс Фотосинтез

5. Реализация построенного проекта

Как же протекает процесс фотосинтеза, какие вещества необходимы и какие вещества образуются в результате? Об этом вы узнаете, поработав с текстом и схемой фотосинтеза в учебнике.

Работа в группах с текстом:

1 группа: «Какие вещества принимают участие в фотосинтезе»

1 группа. Прочитайте текст п.14 в учебнике и заполните таблицу (прием «Бортовой журнал»).

Известная информация

Новая информация

– Выполните задание, осуществите самоконтроль.

2 группа. Прочитайте текст п.14 в учебнике и заполните таблицу (прием «Бортовой журнал»).

Известная информация

Новая информация

Запишите вывод: В результате фотосинтеза в ____________листа синтезируются_____________, которые по __________оттекают ко всем частям растений, а образовавшийся ______________выделяется через__________в атмосферу.

6. Первичное закрепление с проговариванием во внешней речи

Сформулируйте выводы из работы.

1 группа. Фотосинтез протекает в хлоропластах листа, из почвы в лист поступает вода, а их воздуха лист поглощает углекислый газ. Главное условие наличие солнечной энергии.

2 группа. В результате фотосинтеза в хлоропластах листа синтезируются органические вещества, которые по ситовидным трубкам луба оттекают ко всем частям растений, а образовавшийся кислород выделяется через устьица в атмосферу.

Теперь я предлагаю выполнить самостоятельную работу. Объясните результаты опыта Д.Пристли.

В результате фотосинтеза растения выделяют кислород, поэтому мышка, во втором случае, задохнулась.

7. Самостоятельная работа с самопроверкой по эталону

Выполните тестовое задание:

1. В процессе фотосинтеза происходит
а) поглощение кислорода и выделение углекислого газа
б) поглощение углекислого газа и образование кислорода.

2. Крахмал, образующийся в листьях в процессе фотосинтеза, нужен растению для
а) снабжения им всех частей растения;
б) выделения его во внешнюю среду.

3.Фотосинтез происходит
а) во всех частях растений
б) в зеленых частях растений

4.Какие вещества необходимы для фотосинтеза?
а) вода и углекислый газ
б) кислород и углекислый газ

5.Что способствует образованию крахмала в листьях?
а) кислород и минеральные вещества;
б) свет и вода.

Выполняют задание.

После выполнения задания учащиеся проводят самопроверку по эталону:

Ответ зачитывает ученик первым правильно выполнивший это задание.

Правильный ответ: 1-б,2-а,3-б,4-а,5-б

8. Включение нового знания в систему знаний и повторение

Беседа

Как вы думаете, влияет ли процесс фотосинтеза, протекающий в растениях, на другие живые организмы Земли? (Да – регулирует количество кислорода и углекислого газа в составе воздуха, синтезирует органические вещества, которые необходимы животным и человеку, но к образованию, которых они не способны)

— Что может произойти на Земле при полном уничтожении растительного покрова? (рассуждения учащихся)

Обобщаем сказанное, записываем выводы в тетрадь.

Записывают выводы:

9. Рефлексия учебной деятельности на уроке

Оцените свою работу на уроке:

Оценивают свою работу на уроке, высказывают свое мнение о содержании урока.

Домашнее задание

Дополнительно (по выбору учащихся):

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