Органическое вещество состоит на 45% из углерода. Поэтому вопрос об источнике питания организмов углеродом чрезвычайно важен. Все организмы делят на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные организмы характеризуются способностью в качестве источника углерода использовать его минеральные формы, то есть синтезировать органическое вещество из неорганических соединений. Гетеротрофные организмы строят органическое вещество своего тела из уже имеющихся готовых органических соединений, то есть используют органические соединения как источник углерода. Для того, чтобы осуществить синтез органического вещества, необходима энергия. В зависимости от используемого соединения, а также от источников энергии, различают следующие основные типы питания углеродом и построения органических веществ.

Типы углеродного питания организмов

Из всех перечисленных типов питания углеродом фотосинтез зеленых расте­ний, при котором построение органических соединений идет за счет простых неорганических веществ (СО2и Н2О) с использованием энергии солнечного света, занимает совершенно особое место.

Русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев установил, что именно зеленый пигмент хлорофилл является главным звеном в процессе фотосинтеза. Он же доказал, что скорость и эффективность процесса фотосинтеза различны при освещении растений светом разного спектрального состава (в красных и синих лучах все реакции идут наиболее быстро и эффективно, а в желтых фотосинтез идет гораздо хуже) и что в растениях происходит реакция разложения углекислого газа именно под действием света.

Тимирязев первым изучил самые важные свойства хлорофилла, его состав и взаимодействие со световыми лучами, установил, как с помощью хлорофилла происходят реакции деления углекислоты на углерод и кислород. Если говорить о локализации процессов фотосинтеза, то они происходят в особых органеллах растительной клетки — хлоропластах, где сосредоточен весь хлорофилл. В хлоропласты поступают углекислый газ и вода, распадающиеся на составные части (водород, углерод, кислород), из которых и синтезируются органические вещества.

Всю свою жизнь Климент Аркадьевич занимался проблемой фотосинтеза, предлагал новые гипотезы, экспериментально подтверждал теории. Его наработки в этой области активно использовали исследователи, работавшие много позже. Всемирная слава пришла к ученому при жизни, а результаты его трудов составляют базу современных знаний об удивительном процессе фотосинтеза. Работы Тимирязева служили для дальнейших открытий в области фотосинтеза. Так, с помощью углекислого газа с мечеными атомами углерода американскому биохимику Мелвину Кальвину удалось выяснить химию усвоения углекислого газа, так называемый цикл Кальвина. Это, в свою очередь, послужило толчком для дальнейшего развития сельского хозяйства: изменение условий среды позволяет регулировать соотношение продуктов фотосинтеза и создавать условия для оптимального развития растений.

Представление о планетарной и космической роли земных растений впервые разработал К. А. Тимирязев, изучая экспериментальные и теоретические проблемы фотосинтеза. Без преувеличения можно сказать, что фотосинтетическая деятельность зеленых растений определяет эволюцию Земли.

Значение растений выражается в таком глобально-космическом аспекте, как создание функционирующей в настоящий геологический период биосферы с мощной азотно-кислородной атмосферой, огромными запасами органического вещества, являющегося основой большинства цепей питания, хорошо отлаженным круговоротом веществ. Растительность постоянно влияет на окружающую среду: на стабилизацию климата, охрану водного режима, повышение плодородия почв.

Особенно велика роль лесов – этих «стабилизаторов природы». Леса создают особый климат в приземном слое атмосферы, служат убежищем для разнообразной фауны, влияют на микроклимат и урожайность культур на прилегающих к ним полях. Растительный покров изменяет суточный и годовой ход температуры, понижая, как правило, максимальную температуру воздуха и повышая минимальную, защищает почву от промерзания.

Растительность удерживает влагу в почве, влияет на поверхностный и внутрипочвенный стоки, на испарение влаги, осадки, а, следовательно, действует на водный баланс суши в целом. Растительный покров играет огромную роль в почвообразовании.

Растительность – основной источник органических веществ, поступающих в почву и преобразующихся при участии микроорганизмов и животных в почвенный гумус (перегной). В улучшении плодородия почвы большую роль играют растения фитомелиораторы, которые в естественных условиях или в посевах изменяют особенности почв (например, люцерны, клевера и др.).

В настоящее время из древесины изготовляют свыше 20 000 различных видов продуктов и изделий. Более трети лесов земного шара находится на территории СНГ, в лесах Беларуси произрастает около 1500 видов деревьев и кустарников.

Особое место занимают низшие растения, в том числе бактерии. Ряд производств продуктов питания основывается на различных брожениях, вызываемых соответствующими бактериями: производство сыра и молочных продуктов с помощью молочнокислых бактерий, заквашивание разных овощей. В сельском хозяйстве используют клубеньковые бактерии, усваивающие азот воздуха и обогащающие им истощенные почвы. Не меньшее значение имеют одноклеточные дрожжевые грибы, применяемые в хлебопечении, при изготовлении вин, выгонке спирта. Некоторые расы дрожжей с высоким содержанием жира служат кормом для животных.

Флора Земли насчитывает более 17 000 видов лекарственных растений, и современная медицина постоянно пополняется полученными из растений новыми лекарственными препаратами. В лечении сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных, нервных заболеваний, болезней почек и печени препараты растительного происхождения занимают 80–90 %.

В современную эпоху научно-технической революции деятельность человека оказывает все более заметное влияние на природу. В борьбе с загрязнением воздуха, воды и почвы большая роль отводится растительному покрову земли и особенно лесам. Следует подчеркнуть роль леса в борьбе с радиоактивным заражением.

Велика оздоровительная роль зеленых насаждений, недаром возникла и бурно развивается особая наука – медицинская география. Природа – великий целитель недугов, источник укрепления физических сил и восстановления нарушенного душевного равновесия человека.

Важна роль и эстетического воздействия растений на человека. Красота и богатство, гармония и целесообразность природы положительно влияют на организм человека. Все лучшие умы человечества, выразители высоких чувств в музыке и живописи, скульптуре и графике, стихах и прозе, черпали вдохновение в природе. Природа всегда была кладовой гения человека, вдохновляя его на создание неповторимых шедевров искусства.

Велико значение природы в воспитании человека. Тесное соприкосновение человека с прекрасными естественными и архитектурными ландшафтами оказывает огромное влияние на формирование молодой души.

© 2015-2018 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

^ Наверх