Правда ли, что леса - это легкие планеты? Почему леса называют зелеными легкими Лес называют легкими нашей планеты.
Мир флоры разнообразен. Нас окружают цветы, кустарники, деревья, травы множества оттенков, но преобладающим в цветовой гамме является зеленый. Но почему растения зеленые?
Причины зеленого цвета
Растения по праву называют легкими планеты. Перерабатывая вредный углекислый газ, они дарят человечеству и окружающей среде кислород. Этот процесс носит название фотосинтез, а пигмент отвечающий за него – хлорофилл.
Именно благодаря молекулам хлорофилла неорганические вещества превращаются в органические. Самым важным из них является кислород, но в то же время в процессе фотосинтеза растениями вырабатываются белки, сахар, углеводы, жиры, крахмал.
Со школьной программы известно, что началом химической реакции является попадание на растение солнечного или искусственного света. Хлорофиллом поглощаются не все световые волны, а лишь определенной длины. Наиболее быстро это происходит от красных до сине-фиолетовых.
Зеленый же растениями не поглощается, а отражается. Именно это видно глазам человека, следовательно, представители флоры вокруг нас имеют зеленый цвет.
Почему именно зеленый цвет?
Достаточно длительное время ученые бились над вопросом: почему зеленый спектр отражается? В итоге выяснилось, что природа просто не тратит силы зря, потому как этот мельчайшие частички света – фото этого цвета не обладают никакими выдающимися качествами, тогда как синие фотоны – источники полезной энергии, в красных содержится наибольшее количество. Как тут не вспомнить, что ничего в природе не делается просто так.
Откуда в растениях яркие краски?
Биологи с уверенностью говорят о том, что произошли растения от чего-то, похожего на водоросли, а хлорофилл появился под воздействием эволюционных процессов.
В природе же другие цвета изменяются под воздействием света. Когда его становится меньше, листья и стебли начинают отмирать. Хлорофилл, отвечающий за яркий зеленый цвет, распадается. На смену ему приходят другие пигменты, отвечающие за яркие краски. Красные и желтые листья свидетельствуют о том, что преобладающим стал каротин. За желтый цвет еще отвечает пигмент ксантозин. Если в растении невозможно найти зеленый цвет, в том «вина» антоцианов.
Труды ученых о фотосинтезе и хлорофилле
Как открыли фотосинтез?
Открытие процесса преобразования углекислого газа в кислород произошло случайно и было сделано английским химиком Джозефом Пристли. Ученый искал способ очистить «испорченный воздух» (так называли в то время углекислый газ). И в ходе экспериментов под стеклянный колпак, вместо мыши и свечи, было отправлено растение, которое, вопреки ожиданиям, выжило. Следующим шагом стало подсаживание к цветку в горшке мыши. И чудо произошло – животное не погибло от удушья. Так был сделан вывод о возможности преобразования углекислого газа в кислород.
Большое внимание и много времени роли хлорофила и процессу фотосинтеза посвятил русский естествоиспытатель Климент Аркадьевич Тимирязев. Его главные научные заслуги:
- доказательство распространения закона сохранения энергии на процесс фотосинтеза, что отрицалось западными исследователями;
- установления факта участия в фотосинтезе только поглощаемых растением световых лучей.
Работы К.А. Тимирязева заложили прочную основу для учения о превращении воды и углекислого газа в органические полезные вещества под воздействием света. Сейчас наука шагнула далеко вперед, некоторые исследования претерпели изменения (например, факт разложения световым лучом не углекислого газа, а воды), но можно с уверенностью говорить том, что именно им были изучены азы. Ознакомиться с трудом ученого позволит книга «Жизнь растения» – это увлекательные и познавательные факты о питании, росте, развитии и размножении зеленых растений.
Фотосинтез и хлорофил находятся в тесной связи, если говорить о том, почему растения именно зеленого цвета. Световой луч имеет несколько спектров, одни из которых поглощаются и участвуют в химическом процессе преобразования углекислого газа в кислород. Зеленый же отражается и отдает свой цвет листьям и стеблям – и это видно человеческому взору.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Существует журналистский штамп о том, что лес — легкие планеты Земля. А как же быть тогда с данными науки, которая говорит о том, что кислородная атмосфера возникла на нашей планете задолго до фотосинтеза?
На самом деле растения как суши, так и океанов в процессе фотосинтеза вырабатывают кислорода примерно столько, сколько затем потребляют сами в процессе дыхания.
Первоначально атмосфера Земли имела в целом восстановительный характер: метан + аммиак + вода + углекислый газ.
Земная кора тоже должна бы ла иметь восстановительный характер — ведь она находилась в равновесии с атмосферой.
А на сегодняшний момент мы имеем, что в атмосфере содержится 20% свободного кислорода, а большинство горных пород полностью окислены и система находится в состоянии равновесия (состав атмосферы существенно не меняется уже несколько сотен миллионов лет).
Для того, что бы окислить всю первичную атмосферу и литосферу нужно огромное количество свободного кислорода.
Балансы не сходятся
По общепринятой гипотезе считается, что за выделение кислорода ответственны живые организмы.
Но они на эту роль не подходят, так как несмотря на то, что растения выделяют значительное количество кислорода в единицу времени, но в целом биосфера достаточно стабильна — в ней происходит круговорот веществ. Выделение свободного кислорода может достигаться только за счет накопления неразложившихся остатков (в основном в виде угля). Иначе говоря:
H2O + CO2 = биомасса(С + O + H) + O2 + С + CH4.
Учитывая, что текущая биомасса мала по сравнению с массой даже свободного кислорода в атмосфере (ее приблизительно в сто раз меньше), получаем что для того чтобы образовался весь атмосферный и литосферный (для окисления первичной литосферы) кислород, нужно чтобы где-то в Земле хранились бы аналогичные по массе запасы угля и углеводородов — а это слой в несколько метров только для атмосферного кислорода, а для литосферного на порядки больше. Таких запасов не наблюдается (предполагаемые запасы угля и других углеводородов приблизительно соответствуют общей биомассе).
Итак — у нас явно не сходятся балансы.
На ярком Солнце
Заметим, что еще один источник кислорода — диссоциация молекул воды под действием солнечного излучения.
Как известно, скорость молекул в газе подчиняется распределению Максвелла. Согласно этому распределению всегда присутствует определенная доля молекул, скорость которых превышает вторую космическую. И такие молекулы могут беспрепятственно покидать Землю. Причем из атмосферы в первую очередь ускользают лёгкие газы — водород и гелий. Расчеты показывают, что время полного улетучивания водорода из земной атмосферы составляет всего несколько лет. Но все же водород присутствует в атмосфере. Почему? Для кислорода и прочих газов это время превышает время жизни Земли. млн. лет. В земной атмосфере водород и гелий постоянно обновляются за счёт поступления из земных недр и ряда атмосферных процессов. Водород, образующий «корону» вокруг Земли, является продуктом диссоциации молекул воды под действием ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца.
Расчеты показывают, что за время порядка десяти миллионов лет в атмосфере за счет фотодиссоциации возникает количество кислорода равное нынешнему значению.
Итак мы получаем:
1) Первоначально атмосфера, литосфера и вся мантия Земли носят восстановительный характер.
2) За счет фотодиссоциации вода (которая, кстати, поступила в результате вулканической активности из мантии) разлагается на кислород и водород. Последний покидает Землю.
3) Оставшийся кислород окисляет первичную литосферу и атмосферу до текущего состояния.
4) Почему кислород не накапливается, ведь он поступает в результате фотодиссоциации постоянно (текущее количество набегает за 10 миллионов лет, а возраст Земли — 4.5 миллиарда)? Он идет на окисление мантии. В результате движения континентов в зонах субдукции образуется из мантии новая кора. Породы этой коры окисляются под действием атмосферы и гидросферы. Затем эти окисленные породы из океанических плит в зонах субдукции попадают обратно в мантию.
Статисты мироздания
Ну а что же живые организмы, спросите вы? Они фактически выполняют роль статистов — не было свободного кислорода, жили без него — на примитивном одноклеточном уровне. Появился — приспособились и стали жить вместе с ним — но уже в виде продвинутых многоклеточных организмов.
Так что будут ли на Земле леса или нет – на содержание кислорода в атмосфере планеты это не повлияет. Другое дело, что лес очищает воздух от пыли, насыщает его фитонцидами, дает кров и пищу множеству зверей и птиц, доставляет людям эстетическое наслаждение… Но называть лес «зелеными легкими» — как минимум, безграмотно.
Инструкция
Деревья и другие виды растений, которыми богаты леса, в процессе фотосинтеза формируют органические вещества. Для этой цели растения используют углерод, поглощаемый из атмосферы. После переработки углекислый газ усваивается деревьями, а в атмосферу выделяется кислород. Углерод, связанный в процессе фотосинтеза, идет на строительство организмов растений, а также возвращается в окружающую среду вместе с отмирающими частями – ветками, листвой и корой.
В течение всей своей жизни растение использует определенное количество углерода, соизмеримое с объемом кислорода, выделяемого в атмосферу. Иными словами, сколько молекул углерода усвоено взрослым растением, столько же кислорода получила планета. Часть связанного деревьями углерода уходит в другие части лесной экосистемы – в почву, опавшую листву и хвою, высохшие ветки и корневища.
Когда дерево гибнет, запускается обратный процесс: разлагающаяся древесина берет из атмосферы кислород, выделяя обратно углекислый газ. Те же явления наблюдаются и во время лесных пожаров или при сжигании древесины в качестве топлива. Именно по этой причине так важно предохранять зеленые насаждения от преждевременной гибели и от губительного воздействия огня.
Роль лесных экосистем в жизни планеты определяется скоростью накопления . Если этот процесс идет быстрыми темпами, в атмосфере накапливается кислород и уменьшается количество углекислого газа. Если баланс сдвигается в обратную сторону, «зеленые легкие планеты» хуже выполняют свою функцию по насыщению атмосферы кислородом.
Было бы ошибкой считать, что источником кислорода на планете служат только молодые леса, деревья в которых интенсивно растут, поглощая углекислый газ. Конечно, любая экосистема в какой-то момент достигает периода зрелости, когда в ней создается равновесие между взаимосвязанными процессами поглощения углекислого газа и выделения кислорода. Но и очень спелый лес, где высок процент старых деревьев, продолжает свою невидимую работу по обеспечению атмосферы кислородом, хотя уже и не столь интенсивно.
Живые деревья – главный, но далеко не единственный компонент лесной экосистемы, где может накапливаться . Для процессов производства кислорода существенное значение имеют почва с ее органическими веществами, а также лесная подстилка, которая формируется из частей отмирающих растений. Такое разнообразие компонентов экологической системы позволяет поддерживать устойчивое равновесие в обменных процессах, происходящих в «зеленых легких», столь необходимых для поддержания жизни на планете.
«Планеты солнечной системы» - Венера. Венера - третий по яркости объект на небе Земли после Солнца и Луны. Берегите нашу планету!!! План. Вторая планета Солнечной системы. Земля. Со временем появились вода и атмосфера на планете Земля, но не хватало одного – жизни. Рождается новая звезда – наше СОЛНЦЕ. Сатурн -вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера.
«Урок Планеты Солнечной системы» - Воспитывать товарищество, умение работать в группе. Информа- ционная карта урока. Физкультминутка. Земля. Марс. ФотоФорум. Роль Солнца для жизни на Земле. Звезда или планета. План урока. Выполни задания: Выполни тест. Развивать познавательные процессы, навыки компьютерной грамотности. Планеты Солнечной системы.
«Малые планеты» - Фигура Венеры. Поверхность Луны. Расстояние от Венеры до Земли изменяется от 38 до 258 млн. км. Есть все основания полагать, что воды на Марсе немало. Атмосфера и вода на Марсе. Объем Меркурия - в 17,8 раз меньше, чем у Земли. Состав и внутреннее строение Марса. Физические поля Луны. Плотность в центре Земли около 12,5 г/см3.
«Планеты в Солнечной системе» - Астрономические модели Птолемея и Коперника. Марс – четвёртая планета от Солнца. Планета, которую открыли «на кончике пера». Нептун обладает магнитным полем. Солнце. У Урана обнаружено 18 спутников. Марс. Нептун – восьмая планета от Солнца. Планета, на которой существует жизнь. Уран. Нептун. Солнце – раскаленный шар – самая близкая звезда к Земле.
«Экология планеты» - Оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний. Этапы взаимодействия человеческого общества и природы. Абиотические факторы водной среды. Биологическая емкость среды. Возрастная структура. Категории живого вещества в биосфере. Абиотические факторы наземной среды. Системные законы экологии. Законы экологии Б. Коммонера.
«Планеты и их спутники» - Внутренние 10 лун – маленькие по размерам. На поверхности Титании обнаружено огромное количество кратеров. Япет. Вполне справедливо Плутон называют двойной планетой. Кратер Эратосфен диаметром 61 км образовался относительно недавно. Поэтому у Луны либо нет, либо очень незначительное железное ядро. От одной верхней кульминации до следующей проходит 130 часов – пять с лишним суток.
Всероссийская олимпиада школьников по экологии
Школьный этап. 6 класс.
Задание №1. Каждый правильный ответ оценивается в 1 балл. Максимально- 10баллов.
Выбери один правильный ответ из предложенных вариантов:
- Особь – это:
а) биологический вид
б) отдельно взятый живой организм
в) сообщество животных
г) семья живых организмов
2. Экология в переводе с греческих слов означает:
А. тепло, свет;
Б. растения, животные;
В. дом, жилище.
Г) защита окружающей среды
3. Птицы метят свои территории:
а) экскрементами
б) звуками
в) перьями
г) гнездами
- Основной компонент экосистемы, создающий органические вещества:
а) растения
б) бактерии
в) грибы
г) животные
- Фитоценоз – это:
а) разные виды животных
б) разные виды растений
в) разные виды бактерий
г) разные виды грибов
6. Среда обитания – это:
А. хищники, влияющие на организмы.
Б. только свет, влияющий на организмы;
В. только вода, влияющая на организмы;
Г. живая и неживая природа влияющая на организмы;
- Автотрофами являются:
а) бактерии
б) растения
в) насекомые
- Явление замора, т.е. массовой гибели рыб, вызывается:
а) нехваткой пищи
б) недостатком кислорода
в) отсутствием света
9. Какие особенности не характерны для обитателей почвенной среды:
А. наличие жабр;
Б. кожное дыхание;
В. удлиненное тело;
Г. роющие конечности
10. Как называется профессия человека, который работает с животными в заповедниках ?
а) егерь;
б) лесник;
в) браконьер.
г) наблюдатель
Задание №2. Каждый правильный ответ оценивается в 0, 5балла. Максимально- 12,5 баллов.
Выбери несколько правильных ответов (от одного до пяти) из предложенных вариантов:
1. На растительный организм влияет:
А. другие растения;
Б. животные;
В. неживая природа;
Г. человек.
Д. бактерии и грибы
2. Какие виды растений преобладают в хвойном лесу:
А. березы;
Б. осины;
В. сосны;
Г. ивы.
Д.ели
Е. лиственница
3. Среди рыб маленькой плодовитостью отличаются те, у которых икра:
А) Имеет крупные размеры.
Б) Охраняется самкой.
В) Плавает в толще воды.
Г) Закапывается в песок.
д) имеет маленькие размеры
4. Какие из мер наиболее эффективны при охране редких видов животных и растений:
а) Охрана каждой особи в отдельности.
б) Охрана мест обитания.
в) Охрана мест размножения.
г) Охрана пищевых ресурсов этих видов.
д) Выращивание в искусственных условиях.
5. Примерами конкуренции являются отношения между:
а) Хищниками и жертвами.
в) Видами, использующими одни и те же ресурсы.
г) Особями одного вида.
д) симбиотическими организмами
Задание №3. Каждый правильный ответ оценивается в 1 балла.
Максимально- 10баллов.
Выберите правильные суждения:
- Жизнь организмов вне среды обитания невозможна.
- Сорные растения менее выносливы, чем культурные.
- Виды, живущие в строго определенных условиях, обладают широкой экологической приспособленностью.
- Растения разных жизненных форм образуют ярусы.
- Деятельность человека не влияет на условия жизни растений.
- Растения растут всю жизнь.
- Растения короткого дня – выходцы из северных районов.
- Свет поглощается зеленым пигментом - хлорофиллом.
- Кислород необходим растениям для дыхания.
- Рыхление почвы не оказывает влияния на почвенных обитателей.
Задание №4
Ответы на задания Всероссийской олимпиады школьников по экологии
Школьный этап. 6 класс.
Задание №1.
1-б, 2-в, 3- б, 4-а, 5- б, 6-г, 7-б, 8-б, 9-а, 10-а.
Задание №2.
1-а, б, в, г, д.
2-в, д, е.
3-а, б.
4- в, д.
5- в, г.
Задание №3.
1,4, 6, 8, 9.
Задание №4.
Почему зеленые растения называют «легкими планеты»? (3 баллов).
ОТВЕТ: Растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Все живые организмы используют кислород при дыхании. Как и легкие, зеленые растения обеспечивают все организмы планеты кислородом, который нужен для их жизнедеятельности
