Едно от основните предположения на хетеротрофната хипотеза е, че появата на живот е предшествана от натрупването на органични молекули. Днес ние наричаме органични молекули всички онези молекули, които съдържат въглерод и водород. Ние също така наричаме молекулите органични, защото първоначално се смяташе, че съединения от този вид могат да бъдат синтезирани само от живи организми.
Въпреки това през 1828 г Химиците се научиха да синтезират урея от неорганични вещества. Уреята е органично съединение, което се екскретира в урината на много животни. Живите организми се смятаха за единствен източник на урея, докато тя не можеше да бъде синтезирана в лабораторията. Лабораторните условия, в които органичните съединения са получени от химиците, очевидно до известна степен имитират условията на околната среда на земята в ранния период на нейното съществуване. Тези условия биха могли, според авторите на хетеротрофната хипотеза, да доведат до образуването на органични съединения от кислородни, водородни, азотни и въглеродни атоми.
Носителят на Нобелова награда Харолд Юри, работещ в Чикагския университет, се заинтересува от еволюцията на химичните съединения на Земята в ранния период на нейното съществуване. Той обсъжда този проблем с един от своите студенти, Стенли Милър. През май 1953 г. Милър публикува статия, озаглавена „Образуването на аминокиселини при условия, подобни на условията, съществували на Земята в ранния период“, в която той посочи, че A.I. Опарин беше първият, който изрази идеята, че основата на живота, органичните съединения, са се формирали през периода, когато атмосферата на Земята съдържа метан, амоняк, вода и водород, а не въглероден диоксид, азот, кислород и вода. Наскоро тази идея беше потвърдена в роботите на Юри и Бернал.
За да се тества тази хипотеза, в специално създадено устройство, смес от газове CH4, NH3, H2O и H2 беше прекарана през система от тръби и в определен момент от времето се създаде електрически разряд. Определя се съдържанието на аминокиселини в получената смес.
Електрически разряд беше прекаран през херметично устройство, пълно с метан, водород и амоняк, проектирано от Милър. Водната пара идваше от специално устройство, свързано към основната част на устройството. Парата, преминавайки през устройството, се охлажда и кондензира под формата на дъжд. Така лабораторията доста точно възпроизвежда условията, които са съществували в атмосферата на първобитната Земя. Те включват топлина, дъжд и кратки светкавици. Седмица по-късно Милър анализира газа, който беше в експериментални условия. Той откри, че предишната безцветна течност е станала червена.
Химическият анализ показа, че в течността се появяват някои съединения, които не присъстват в началото на експеримента. Атомите на някои газови молекули се рекомбинират, за да образуват нови и по-сложни органични молекули. Анализирайки съединенията в течността, Милър открива, че там се образуват органични молекули, известни като аминокиселини. Аминокиселините са изградени от въглеродни, водородни, кислородни и азотни атоми.
Всеки въглероден атом е способен да образува четири химични връзки с други атоми. Експериментите на Милър показват, че подобни процеси биха могли да се случват в атмосферата на Земята в ранния период от нейното съществуване. Тези експерименти предоставиха важно потвърждение на хетеротрофната хипотеза.
7 клас.
Урок______
Тема: Образуване на органични вещества в растението.
Цел на урока : да формира разбирането на учениците за образуването на органични вещества в растението.
Задачи:
Ообразователен : ще повтори знанията на учениците за външната структура на листа, разнообразието от листа. Обяснете понятията „хлорофил“, „фотосинтеза“, „хранене на растенията“, запознайте учениците с процеса на образуване на органични вещества и условията за тяхното образуване,със значението на листата за растенията,значението на зелените растения за живота на Земята.
коригиращо - развиващи се: развитие на свързана реч, обогатяване на речника с нови понятия, развитие на умствени операции (способност за сравняване, обобщаване, правене на изводи,установяване на причинно-следствени връзки); - образователни: култивирайте грижовно отношение към природата,насърчават у децата чувство за отговорност за състоянието на околната среда.
Тип урок – комбинирани.
Форма на организация: готин урок.
Оборудване : компютър, презентация на тема „Образуване на органични вещества”, лабораторно оборудване за демонстриране на опити, задачи за индивидуална проверка, карти с учебни материали и задачи, тестови материали, хербарий, учебник по биология 7 клас.
1. Организационен момент.
Проверка на готовността на учениците за урока. Психологическо настроение.
Мобилизиращо начало.
Излизащи от пъпките
Те цъфтят през пролетта,
Лятото шумолят
През есента те летят.
2. Проверка на домашните. „Външна структура на листа. Разнообразие от листа.
А). Фронтално проучване:
Какво е листо?
От кой орган на ембриона се развива?
Каква е външната структура на листа?
Как може да се прикрепи лист?
Какви видове жилки познавате?
Кои растения имат дъговидни и успоредни жилки?
Към какви растения принадлежат мрежестите жилки?
Какво е значението на вените в живота на растенията?
Кои листа се наричат прости и кои сложни?
б). Работа с карти.
Карта „Външна структура на листата, разнообразие от листа“
1. Довършете изреченията:
Листът е _________________________________________________
2. От какво се състои листото? _________________________________________
3. Определяне на жилкуването на листата
4. Кои листа се наричат прости?
5. Кои листа се наричат сложни?
__________________________________________________________________________________________________________________________
6. Свържете със стрелки:
Прости листа Сложни листа
V). Работа с хербариума. Самостоятелна работа
Сега трябва да изпълните задачата. Разгледайте листата на растенията, проучете външния вид на листа и формата, определете вида на жилките. Представете изследваните данни в таблица.
Име на растението
Форма на листа
Прости или сложни
Тип жилки
Клас
Бреза
Роза
Момина сълза
Живовляк
Учителят проверява заедно с учениците изпълнената задача.
3. Актуализиране на знанията по темата на урока.
Корените осигуряват на растенията само вода и минерални соли, но растенията също се нуждаят от органични вещества за нормален растеж и развитие. Откъде идват тези вещества в растението? Много учени са се опитвали да разрешат тази мистерия на живата природа.В началотоXVIV. Холандският натуралист Ян ван Хелмонт също се интересува от този въпрос и решава да проведе експеримент. Той поставил 80 кг пръст в саксия и засадил върбова клонка. Покрийте почвата в саксията, за да предотвратите попадането на прах върху нея. Поливах клона само с дъждовна вода, която не съдържаше хранителни вещества. След 5 години порасналата върба била извадена от земята и претеглена. Теглото й се е увеличило с 65 кг за 5 години. Масата на почвата в саксията намаля само с 50 g! Откъде растението взе 64 кг 950 г органична материя? Много учени се опитваха да разгадаят тази загадка на живата природа. В началотоXVIV. Холандският натуралист Ян ван Хелмонт също се интересува от този въпрос и решава да проведе експеримент. Поставил 80 кг пръст в саксия и засадил върбова клонка. Покрийте почвата в саксията, за да предотвратите попадането на прах върху нея. Поливах клона само с дъждовна вода, която не съдържаше хранителни вещества. След 5 години порасналата върба била извадена от земята и претеглена. Теглото й се е увеличило с 65 кг за 5 години. Масата на почвата в саксията намаля само с 50 g! Откъде растението е получило 64 kg 950 g органична материя?
Отговорите на учениците, базирани на знания и житейски опит.
( Растенията са способни сами да създават органична материя.)
4. Изложение на темата и целта на урока.
Тема: Образуване на органични вещества в растенията Ще научите какви условия са необходими за образуването на органични вещества и значението на този процес за живота на земята.
5. Работа по темата на урока.
Разказ на учителя, презентация, демонстрация на експерименти.
1. От какво са направени растенията?
Растенията съдържат органични и неорганични вещества.
Неорганичните вещества, както си спомняте от 6 клас, са вода и минерални соли.
А органичните вещества, които изграждат растенията, включват захар (усещате го, когато ядете грозде), витамини (които са особено изобилни в лимона, касиса и др.), растителни протеини (в боба, граха и др.)
Растителен състав
Органична материя
Неорганични вещества
захар
мазнини
вода
Минерали
нишесте
витамини
катерици
Завършете попълването на диаграмата в тетрадката въз основа на резултатите от експериментите.
Демонстрация на експерименти:
Експеримент 1. Откриване на мазнини с помощта на слънчоглед като пример.
1. Обелете няколко слънчогледови семки.
2. Поставете семето върху попивателна хартия.
3. Натиснете семето и отстранете смачканото семе.
какво виждаш Върху попивателната хартия има мазно петно.
Извод: това означава, че слънчогледовите семена съдържат мазнини.
Експеримент 2. „Откриване на нишесте“.
1. Вземете един картоф и го нарежете на две.
2. Вземете пипета и йод. Поставете 2-3 капки йод върху нарязания картоф.
какво виждаш Ще видите синьо петно върху разреза на картофа.
Заключение: това означава, че в картофите има нишесте.
Но откъде идват всички тези вещества в растенията? Растението взема ли вода и минерални соли от почвата? Откъде идват органичните вещества?
2. Образуване на органични вещества в растенията
На този въпрос отговори руският учен Климент Аркадиевич Темирязев.
Той установи, че органичните вещества се образуват в листата.
Листата са не само част от издънката, но и особени, уникални
лаборатории, в които се образуват органични вещества: захар и нишесте. това
процесът е може би най-забележителният процес, който се случва на нашия
планета. Благодарение на него съществува целият живот на Земята.
Помислете за зелено листо на растение. (слайд)
Листът има зелен цвят. Това се обяснява с факта, че листът съдържа зелено вещество - хлорофил.
Речникова работа. Работа с биологичен речник 221.
На дъската е окачена карта с думата „Хлорофил“.
Хлорофил - зеленото вещество на растенията, което се намира в специални тела - хлоропласти.
Именно в тях се образува органична материя.Но за образуването на органични вещества са необходими определени условия.
3. Условия за образуване на органични вещества от растенията.
На първо място, имате нужда от хлорофил. Хлорофилът ще работи, ако светлината падне върху листа. Осветеното листо поема въглероден диоксид от въздуха. Водата навлиза в листата от корените. И целият този процес се случва в присъствието на топлина.
Речникова работа „Фотосинтеза“
Образуването на органични вещества на светлина с помощта на хлорофил се наричафотосинтеза.
Фотосинтеза - /фото-светлина, синтез - образуване/.
Писане в тетрадка
Условия за образуване на органични вещества от растенията
1 наличие на хлорофил.
2 светлина
3. въглероден диоксид.
4 топло.
5 вода.
Когато всички тези условия - хлорофил, светлина, въглероден диоксид, топлина, вода - са налице, в листата се образува захар. Част от захарта, която вече е в листата, се превръща в нишесте.Образуването на нишесте в листата е храненето на растенията.
Прожекция на презентацията „Образуване на нишесте в листата на растенията на светлина“
1. Растението здравец се поставя в тъмен шкаф за 3 дни, за да се позволи изтичането на хранителни вещества от листата.
2. След това растението се поставя на светлина за 8 часа,
3. Извадихме листа на растението и го поставихме първо в гореща вода (това унищожи покривната и основната тъкан на листа), листът стана по-мек, след което го поставихме във врящ спирт (в този случай листът стана обезцветен и алкохолът става яркозелен от хлорофил).
4. След това обезцветеният лист се третира със слаб йоден разтвор
5. Резултат: поява на син цвят при третиране на листа с йод.
Извод: Наистина в листата се е образувало нишесте.
Не забравяйте, че за разлика от други живи организми, растенията не абсорбират органични вещества, те ги синтезират сами.
В процеса на създаване на органична материя растенията отделят кислород.
През 18 век През 1771 г. английски химикДжоузеф Пристлиизвършил следния експеримент: поставил две мишки под стъклена камбана, но поставил стайно растение под една от камбаните. Вижте илюстрацията и кажете какво се случи с мишката, където нямаше стайно растение. Мишката умря.
Да, за съжаление мишката умря. Помислете как можете да обясните факта, че мишката под втория капак, където беше поставено стайното растение, остана жива?
Спомнете си кой от следните газове е необходим за дишането на живите същества? Кислород.
вярно Така отговорихме на въпроса защо мишката е оцеляла. Стайното растение произвеждаше кислород, а мишката го използваше за дишане.
Органичните вещества, които се произвеждат по време на фотосинтезата, са необходими за подхранването на всички части на растението, от корените до цветята и плодовете. Колкото повече слънчева енергия и въглероден диоксид получава едно растение, толкова повече органична материя ще произведе. Така растението се храни, расте и наддава.
Всъщност растенията създават органични вещества за собствените си нужди, но също така осигуряват храна за други живи организми и осигуряват кислород за дишане на всички живи същества. Растителната покривка на земята се нарича „зелените бели дробове на планетата“. Дали ще останат здрави зависи от вас и мен, от това колко разумно управляваме богатството, което ни е дадено.
ФИЗМИНУТА
ГИМНАСТИКА ЗА ОЧИТЕ
Момчета, чуйте думите на K.A. Тимирязев „Дайте на най-добрия готвач колкото иска чист въздух, толкова слънчева светлина, колкото иска и цяла река чиста вода и го помолете да ви приготви захар, нишесте, мазнини и зърно от всичко това - той ще реши, че сте присмивайки му се.
Но това, което изглежда абсолютно фантастично за човека, се случва безпрепятствено в зелените листа.
Как разбирате този израз?
6. Първично затвърдяване и коригиране на знанията.
Какъв газ абсорбират листата на зелените растения? въглероден.
Какво вещество навлиза в листата през съдовете на стъблото? вода.
Какво важно условие е необходимо? Слънчева светлина.
Какъв газ се отделя от зелените листа на растенията? Кислород.
Какви сложни вещества се образуват в листата. Органична материя
Дайте име на този процес. фотосинтеза.
Какво е името на веществото, в което протича процесът на фотосинтеза? Хлорофил.
Начертайте и запишете диаграма на фотосинтезата
ВЪГЛЕРОДЕН ДИОКСИД + ВОДА = ОРГАНИЧНИ ВЕЩЕСТВА + КИСЛОРОД
Фотосинтезата е процес, който протича в зелени листа растения на светло , при което от въглероден диоксид и вода се образуват органична материя и кислород.
7. Затвърдяване на изучения материал.
(променлива задача)
1. Фронтално проучване
Момчета, днес в клас научихте много нови и интересни неща.
Отговорете на въпросите:
1.Какъв процес се нарича фотосинтеза?
2. С помощта на какво вещество протича процесът на фотосинтеза в листата?
3. Какво образуват органичните вещества в зелените листа?
4. Какъв газ се отделя от зелените листа на светлина? Какво е значението му за живите организми?
5. Какви условия са необходими за процеса на фотосинтеза?
2. Тестване
"Образуване на органични вещества в листата."
В коя част на растението се образуват органични вещества?
корен;
лист;
стъбло;
цвете.
Какви условия са необходими за образуването на органични вещества в растението?
хлорофил, светлина, топлина, въглероден диоксид, вода;
хлорофил, топлина;
въглероден диоксид, вода.
Какъв газ отделя растението по време на образуването на нишесте?
азот;
кислород;
въглероден диоксид.
Как едно растение използва органична материя?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Карта „Условия за образуване на органични вещества в растенията.“
Допълнителназадание.
Прочетете текста на писмото. Намерете грешки, допуснати от автора на писмото?
Коригирайте грешките.
Здравейте, млади биолухи! Поздрави за вас Альоша Перепуткин. Аз съм голям познавач
процес на фотосинтеза. О, познаваш ли го? отосинтезата се извършва в корените и листата,
само през нощта, когато никой не те притеснява. По време на този процес се произвежда вода и се консумира кислород. Луната изпраща своята енергия и в клетките се образуват органични вещества.
вещества: първо нишесте, а след това захар. По време на процеса на фотосинтеза се отделя много
енергия, така че растенията не се страхуват от студа през зимата. Без фотосинтеза бихме се задушили, тъй като няма да има обогатяване на атмосферата с въглероден диоксид.
Обобщаване на урока
По време на урока научихте как растенията се хранят и растат; доказано е, че без зелено листо растението не само не би могло да живее, но изобщо нямаше да има живот на Земята, тъй като кислородът в земната атмосфера, който всички живите същества дишат, е произведен в процеса на фотосинтеза. Великият руски ботаник К. А. Тимирязев нарече зеления лист великата фабрика на живота. Суровините за него са въглероден диоксид и вода, двигателят е лек. Зелените растения, които постоянно отделят кислород, няма да позволят на човечеството да умре. И трябва да се грижим за чистия въздух.
В рока бих искал да завърша с поезия
Фотосинтезата протича на светлина през цялата година.
И дава на хората храна и кислород.
Много важен процес е фотосинтезата, приятели,
Не можем без него на Земята.
Плодове, зеленчуци, хляб, въглища, сено, дърва за огрев -
Фотосинтезата е главата на всичко.
Въздухът ще бъде чист, свеж, колко лесно се диша!
И озоновият слой ще ни защити.
домашна работа
Първичната продукция на Земята се създава в клетките на зелените растения под въздействието на слънчевата енергия, както и от някои бактерии поради химични реакции.
Фотосинтезата е процесът на образуване на органични вещества от въглероден диоксид и вода на светлина с участието на фотосинтетични пигменти (хлорофил в растенията, бактериохлорофил и бактериородопсин в бактериите).
Асимилираната фотонна енергия се преобразува в енергията на връзките на химическите вещества, синтезирани по време на тези процеси.
Основната реакция на фотосинтезата може да бъде записана по следния начин:
където H 2 X е "донор" на електрони; H – водород; X – кислород, сяра или други редуциращи агенти (например сулфобактериите използват H 2 S като редуциращ агент, други видове бактерии използват органично вещество и повечето зелени растения, които извършват асимилация на хлорофил, използват кислород).
Видове фотосинтеза:
1. Фотосинтеза без хлорофил.
2. Фотосинтеза на хлорофил
А). Аноксигенна фотосинтеза. Процесът на образуване на органични вещества на светлина, при който не се получава синтез на молекулярен кислород. Извършва се от лилави и зелени бактерии, както и Helicobacter.
б). Кислороднофотосинтеза с освобождаване на свободен кислород. Кислородната фотосинтеза е много по-разпространена. Осъществява се от растения, цианобактерии и прохлорофити.
Основната реакция на фотосинтезата, извършвана от растенията, може да бъде записана по следния начин:
Етапи (фази) на фотосинтезата:
· фотофизични;
· фотохимичен;
· химически (или биохимични).
На първия етап се случва абсорбцията на светлинни кванти от пигменти, преходът им към възбудено състояние и прехвърлянето на енергия към други молекули на фотосистемата.
На втория етап зарядите се разделят в реакционния център и електроните се пренасят по фотосинтетичната електротранспортна верига. Енергията на възбуденото състояние се преобразува в енергията на химичните връзки. Синтезират се АТФ и НАДФН.
На третия етап протичат биохимични реакции при синтеза на органични вещества, като се използва енергията, натрупана в светлозависимия етап с образуването на захари и нишесте. Реакциите на биохимичната фаза протичат с участието на ензими и се стимулират от температурата, поради което тази фаза се нарича термохимична.
Първите два етапа заедно се наричат светлозависим етап на фотосинтезата - светлина. Третият етап протича без задължителното участие на светло - тъмно.
Енергията на Слънцето се използва в процеса на фотосинтеза и се натрупва под формата на химични връзки в продуктите на фотосинтезата, след което се предава като храна на всички останали живи организми. Фотосинтетичната дейност на зелените растения осигурява на планетата органична материя и акумулирана в нея слънчева енергия – източникът на произход и факторът за развитието на живота на Земята.
Сред всички лъчи на слънчевата светлина обикновено се разграничават лъчи, които влияят на процеса на фотосинтеза, ускорявайки или забавяйки неговия прогрес. Тези лъчи обикновено се наричат физиологично активно лъчение(съкратено PAR). Най-активни сред PAR са оранжево-червените (0,65...0,68 µm), синьо-виолетовите (0,40...0,50 µm) и близките ултравиолетови (0,38...0,40 µm). Жълто-зелените (0,50...0,58 микрона) лъчи се абсорбират по-слабо, а инфрачервените лъчи практически не се абсорбират. Само далечните инфрачервени лъчи участват в топлообмена на растенията, като имат някои положителни ефекти, особено на места с ниски температури.
Синтезът на органична материя може да се извърши от бактерии със или без използването на слънчева светлина. Смята се, че бактериалната фотосинтеза е първият етап от развитието на автотрофията.
Бактериите, които използват процеси, свързани с окисляването на серни съединения и други елементи за образуване на органична материя, се класифицират като хемосинтетици.
ЛЕКЦИЯ 9
Образуване и разлагане на органични вещества.
(Фотосинтеза, дишане, транспирация)
Нека разгледаме по-подробно процесите на натрупване на слънчева енергия по време на образуването на органични вещества и нейното разсейване по време на разрушаването на тези вещества. Животът на Земята зависи от потока енергия, генериран в резултат на термоядрени реакции, протичащи в дълбините на Слънцето. Около 1% от слънчевата енергия, достигаща Земята, се преобразува от растителните клетки (и някои бактерии) в химическата енергия на синтезираните въглехидрати.
Образуване на органични вещества на светлинанаречена фотосинтеза (гр. Светлина, връзка) Фотосинтезата е натрупване на част от слънчевата енергия чрез превръщане на нейната потенциална енергия в химични връзки на органични вещества.
фотосинтеза- необходима връзка между живата и неживата природа. Без притока на енергия от Слънцето животът на нашата планета, подчинен на втория закон на термодинамиката, би престанал завинаги. Сравнително наскоро (края на 18 век) е открито, че в органичните вещества, образувани по време на фотосинтезата, съотношението на въглерод, водород и кислород е такова, че за 1 въглероден атом има, така да се каже, 1 молекула вода (оттук и името на захарите - въглехидрати). Смята се, че въглехидратите се образуват от въглерод и вода, а кислородът се отделя от CO2. По-късно английският лекар Корнелиус ван Ниел, изучавайки фотосинтезиращи бактерии, показа, че в резултат на фотосинтезата серните бактерии произвеждат сяра, а не кислород:
Той предположи, че не CO 2, а водата се разлага по време на фотосинтезата и предложи следното обобщено уравнение за фотосинтезата:
За водораслите и зелените растения H 2 A е вода (H 2 O). За лилавите серни бактерии H 2 A е сероводород. За други бактерии това може да е свободен водород или друго окисляемо вещество.
Тази идея е потвърдена експериментално през 30-те години на 20 век с помощта на тежкия изотоп на кислорода (18 O).
За водораслите и зелените растения общото уравнение на фотосинтезата започва да се записва, както следва:
Въглехидратите, синтезирани от растенията (глюкоза, захароза, нишесте и др.), Са основният източник на енергия за повечето хетеротрофни организми, обитаващи нашата планета. Разлагане на органични веществавъзниква по време на процеса на метаболизъм (гр. промяна) в живите клетки.
Метаболизъме съвкупност от биохимични реакции и енергийни трансформации в живите клетки, придружени от обмен на вещества между организма и околната среда.
Сумата от реакции, водещи до разпадане или разграждане на молекули и освобождаване на енергия, се нарича катаболизъми води до образуването на нови молекули – анаболизъм.
Енергийните трансформации в живите клетки се извършват чрез прехвърляне на електрони от едно ниво на друго или от един атом или молекула на друг. Енергията на въглехидратите се освобождава в метаболитните процеси по време на дишането на организмите.
Дишането е процесът, при който енергията, освободена от разграждането на въглехидратите, се прехвърля към многофункционалната пренасяща енергия молекула аденозинтрифосфорна киселина (АТФ), където се съхранява под формата на високоенергийни фосфатни връзки.
Например, когато 1 мол глюкоза се разложи, се освобождават 686 kcal свободна енергия (1 kcal = 4,18t10 J). Ако тази енергия се освободи бързо, по-голямата част от нея ще се разсее като топлина. Това не би било от полза за клетката, а би довело до фатално за нея повишаване на температурата. Но живите системи имат сложни механизми, които регулират множество химични реакции, така че енергията да се съхранява в химични връзки и след това да може да се освобождава постепенно, ако е необходимо. При бозайниците, птиците и някои други гръбначни животни отделената при дишането топлина се запазва и поради това телесната им температура е по-висока от температурата на околната среда. Растенията имат бавна честота на дишане, така че отделената топлина обикновено не влияе на температурата на растението. Дишането може да се случи както при аеробни (в присъствието на кислород), така и при анаеробни (без кислород) условия.
Аеробно дишане- процес, обратен на фотосинтезата, т.е. синтезираната органична материя (C 6 H 12 O 6) се разлага отново с образуването на CO 2 и H 2 O с освобождаване на потенциална енергия Q пот, натрупана в това вещество:
Въпреки това, при липса на кислород, процесът може да не продължи докрай. В резултат на такова непълно дишане се образуват органични вещества, които все още съдържат известно количество енергия, което по-късно може да се използва от други организми за други видове дишане.
Анаеробно дишанепротича без участието на газообразен кислород. Акцепторът на електрони не е кислород, а друго вещество, например оцетна киселина:
енергиен резерв q 1 и може да се използва като гориво или спонтанно да се окислява и запалва в природата според реакцията:
Дишането без кислород служи като основа за живота на мнозина сапротрофи(бактерии, дрожди, плесени, протозои), но може да се намери и в тъканите на висши животни.
Ферментация- това е анаеробно дишане, при което самата органична материя служи като акцептор на електрони:
|
| и полученият алкохол също съдържа |
|
определено количество енергия q 2, което може да се използва от други организми:
Разлагането може да бъде резултат не само от биотични, но и от абиотични процеси. Например степните и горските пожари връщат големи количества CO 2 и други газове в атмосферата и минерали в почвата. Те са важен и понякога дори необходим процес в екосистеми, където физическите условия са такива, че микроорганизмите нямат време да разградят получените органични остатъци. Но окончателното разлагане на мъртвите растения и животни се извършва главно от хетеротрофни микроорганизми - разлагачи,примери за които са широко разпространени в отпадъчните и природните води сапрофитни бактерии.Разграждането на органичната материя е резултат от получаването на необходимите химични елементи и енергия в процеса на трансформиране на храната в клетките на телата им. Ако тези процеси спрат, всички биогенни елементи ще бъдат свързани в мъртви останки и продължаването на живота ще стане невъзможно. Комплексът от разрушители в биосферата се състои от огромен брой видове, които, действайки последователно, извършват разграждането на органичните вещества в минерални. Процесите на образуване на органични вещества и тяхното разлагане се наричат процеси продукти(лат. създаване, производство) и унищожаване(лат. унищожаване). Продуктивно-разрушителен балансв биосферата като цяло при съвременни условия е положителен. Това се дължи на факта, че не всички части от мъртвите растения и животни се унищожават с еднаква скорост. Мазнините, захарите и протеините се разлагат сравнително бързо, но дървото (фибри, лигнин), хитинът и костите се разлагат много бавно. Най-стабилният междинен продукт от разлагането на органичната материя е хумусът (лат. почва, хумус), чиято по-нататъшна минерализация е много бавна. Бавното разграждане на хумуса е една от причините за забавянето на разрушаването в сравнение с продуктите. От химическа гледна точка хумусните вещества са продукти на кондензация (лат. - натрупване, уплътняване) на ароматни съединения (феноли, бензени и др.) с продукти на разпадане на протеини и полизахариди. тяхното разграждане очевидно изисква специални ензими, които често липсват в почвените и водните сапротрофи.
По този начин разграждането на органичните остатъци е дълъг, многоетапен и сложен процес, който контролира няколко важни функции на екосистемата: връщане на хранителни вещества в цикъла и енергия в системата; трансформация на инертни вещества на земната повърхност; образуване на безвредни комплексни съединения на токсични вещества; поддържане на атмосферния състав, необходим за живота на Azrob. За биосферата като цяло изоставането между процесите на разлагане на органични вещества и процесите на техния синтез от зелените растения е от изключително значение. Именно това изоставане предизвика натрупването на изкопаеми горива в недрата на планетата и кислород в атмосферата. Установеният в биосферата положителен баланс на процесите на производство и разрушаване осигурява живота на аеробните организми, включително и на човека.
Основни модели на потребление на вода растения.
Транспирацияе процесът на изпаряване на водата от наземните части на растенията.
Една от основните физиологични функции на всеки организъм е да поддържа достатъчно количество вода в тялото. В процеса на еволюция организмите са развили различни приспособления за получаване и икономично използване на вода, както и за оцеляване в сухи периоди. Някои пустинни животни получават вода от храна, други чрез окисляване на навреме натрупани мазнини (например камила, която е в състояние да получи 107 g метаболитна вода от 100 g мазнини чрез биологично окисление). В същото време те имат минимална водопропускливост на външната обвивка на тялото, предимно нощен начин на живот и др. При периодична сухота те обикновено изпадат в състояние на покой с минимална скорост на метаболизма.
Сухите растения получават вода главно от почвата. Ниските валежи, бързото отводняване, интензивното изпарение или комбинацията от тези фактори водят до изсушаване, а излишната влага води до преовлажняване и преовлажняване на почвите. Балансът на влага зависи от разликата между количеството на валежите и количеството вода, изпарено от повърхностите на растенията и почвата, както и чрез транспирация. От своя страна процесите на изпарение пряко зависят от относителната влажност на атмосферния въздух. Когато влажността е близо до 100%, изпарението практически спира, а ако температурата се понижи още, започва обратният процес - кондензация (образува се мъгла, пада роса и слана). Влажността на въздуха като фактор на околната среда, в екстремните си стойности (висока и ниска влажност), засилва въздействието (влошава) температурата върху тялото. Насищането на въздуха с водни пари рядко достига максималната си стойност. Дефицитът на влажност е разликата между максимално възможната и реално съществуващата наситеност при дадена температура. Това е един от най-важните параметри на околната среда, тъй като характеризира две величини едновременно: температура и влажност. Колкото по-голям е дефицитът на влага, толкова е по-сухо и топло и обратно. Валежният режим е най-важният фактор, определящ миграцията на замърсителите в природната среда и измиването им от атмосферата.
Масата на водата, съдържаща се в живите организми, се оценява на 1,1 10 3 милиарда тона, т.е. по-малко от това, което съдържат коритата на всички реки по света. Биоценозата на биосферата, съдържаща относително малко количество вода, въпреки това интензивно я прокарва през себе си. Това се случва особено интензивно в океана, където водата е както местообитание, така и източник на хранителни вещества и газове. По-голямата част от биоценозата на планетата се състои от производители.Във водните екосистеми това са водораслите и фитопланктона, а в сухоземните – растителността. Във водна среда растенията непрекъснато филтрират водата през повърхността си, докато на сушата извличат вода от почвата с корените си и отстраняват (транспирират) надземната част. Така, за да синтезират един грам биомаса, висшите растения трябва да изпарят около 100 g вода.
Най-мощните транспирационни системи на сушата са горите, които са в състояние да изпомпват през себе си цялата маса вода в хидросферата за 50 хиляди години; В същото време океанският планктон филтрира цялата океанска вода за една година, а всички морски организми я филтрират само за шест месеца.
В биосферата работи сложен филтър за фотосинтеза, по време на който водата се разлага и заедно с въглеродния диоксид се използва за синтеза на органични съединения, необходими за изграждането на клетките на организма. Фотосинтезиращите живи организми могат да разложат цялата маса вода в хидросферата за около 5 милиона години, а други организми възстановяват загубената вода от умираща органична материя за приблизително същия период.
Така биосферата, въпреки незначителния обем вода, съдържаща се в нея, се оказва най-мощният и сложен филтър на хидросферата на Земята.
Каскада от биологични филтри преминава през маса вода, равна на масата на цялата хидросфера за период от шест месеца до милиони години. Следователно може да се твърди, че Хидросферата е продукт на живи организми, среда, която те са създали за себе си.Академик В. И. Вернадски изрази това с тезата: Организмът работи със среда, към която не само е адаптиран, но и която е адаптирана към него.
Развитие на екосистемата.
Наблюденията в природата показват, че изоставени ниви или опожарени гори постепенно се завладяват от многогодишни диви треви, след това храсти и накрая дървета. Развитието на екосистемите във времето е известно в екологията като екологична сукцесия (лат. непрекъснатост, последователност).
Екологичната сукцесия е последователна промяна на биоценози, които последователно възникват на една и съща територия под въздействието на природни или антропогенни фактори.
Някои общности остават стабилни в продължение на много години, други се променят бързо. Промените настъпват във всички екосистеми, естествено или изкуствено. Естествените промени са естествени и се контролират от самата общност. Ако последователните промени се определят главно от вътрешни взаимодействия, тогава това автогенен,т.е. самопораждащи се последователности. Ако промените са причинени от външни сили на входа на екосистемата (буря, пожар, човешко въздействие), тогава такива сукцесии се наричат алогенентоест генерирани отвън. Например изсечените гори бързо се заселват отново от околните дървета; ливадата може да отстъпи място на гора. Подобни явления се случват в езера, по скалисти склонове, голи пясъчници, по улиците на изоставени села и т.н. На цялата планета непрекъснато протичат процеси на наследяване.
Наричат се последователни общности, които се заместват една друга в дадено пространство в сериалиили етапи.
Наследяването, което започва в област, която преди това не е била заета, се нарича първичен.Например, заселване на лишеи върху камъни: под въздействието на секрети от лишеи скалистият субстрат постепенно се превръща в нещо като почва, където след това се заселват храстовидни лишеи, зелени треви, храсти и др.
Ако една общност се развива на мястото на съществуваща, тогава те говорят за вториченприемственост. Например промени, настъпили след изкореняване или изсичане на гора, изграждане на езерце или резервоар и др.
Скоростта на последователност варира.В исторически аспект промяната на фауната и флората през геоложките периоди не е нищо повече от екологична приемственост. Те са тясно свързани с геоложките и климатичните промени и еволюцията на видовете. Такива промени се случват много бавно. Първичните последователности изискват стотици и хиляди години. Вторичните протичат по-бързо. Наследяването започва с небалансирана общност, в която производството (P) на органична материя е или по-голямо, или по-малко от скоростта на дишане (D), и общността клони към състояние, където P = D. Наследяване, което започва при P > D се нарича автотрофен, и при П<Д - хетеротрофен. Съотношението P/D е функционален индикатор за зрелостта на екосистемата.
При P > D, биомасата на общността (B) и съотношението на биомасата към производството на B/P постепенно се увеличават, т.е. размерът на организмите се увеличава. Увеличението става, докато системата се стабилизира. Състоянието на стабилизирана екосистема се нарича менопаузата(гр. стълбище, зряла стъпка).
Автотрофна сукцесия- широко разпространено явление в природата, което започва в необитаема среда: образуване на гори върху изоставени земи или възстановяване на живот след вулканични изригвания и други природни бедствия. Характеризира се с дългосрочно преобладаване на автотрофни организми.
Хетеротрофна сукцесияхарактеризиращ се с преобладаване на бактерии и възниква, когато средата е пренаситена с органични вещества. Например в река, замърсена с отпадъчни води с високо съдържание на органични вещества, или в пречиствателна станция за отпадни води. По време на хетеротрофни последователности енергийните резерви могат постепенно да изчезнат. Поради липсата на автотрофичен процес менопаузата може да не настъпи; тогава, след като енергийните резерви са изчерпани, екосистемата може да изчезне (срутващо се дърво).
В климаксните системи се формира сложна мрежа от връзки, които поддържат стабилното си състояние. Теоретично такова състояние трябва да бъде постоянно във времето и да съществува, докато не бъде нарушено от силни външни смущения. Колкото повече съотношението P/D се отклонява от 1, толкова по-малко зряла и по-малко стабилна е екосистемата. В климаксните общности това съотношение се доближава до 1.
Тенденции в промените в основните характеристики на екосистемите.По време на автогенните сукцесии се наблюдава естествена промяна в основните характеристики на екологичните системи (Таблица 2.2).
Наследяването включва функционално изместване на енергията към увеличени разходи за дишане, тъй като органичната материя и биомасата се натрупват. Общата стратегия за развитие на екосистемите е да се повиши ефективността на използването на енергия и хранителни вещества, да се постигне максимално разнообразие от видове и да се усложни структурата на системата.
Сукцесията е насочено, предвидимо развитие на една екосистема до установяване на равновесие между биотичното съобщество – биоценоза и абиотичната среда – биотоп.
В процеса на сукцесия популациите от организми и функционалните връзки между тях естествено и обратимо се сменят едни други. Въпреки че екосистемата не е „суперорганизъм“, има много паралели между развитието на екосистема, популация, организъм и общност от хора.
Еволюцияекосистемите, за разлика от сукцесиите, е дълъг процес на историческо развитие. Еволюцията на екосистемите е историята на развитието на живота на Земята от възникването на биосферата до наши дни. Еволюцията се основава на естествен подбор на видово или по-ниско ниво. Еволюцията на екосистемите до известна степен се повтаря в тяхното последователно развитие. Еволюционните процеси са необратими и нециклични.Ако сравним състава и структурата на екосистемите в ранните и късните геоложки епохи, можем да видим тенденция към увеличаване на видовото разнообразие, степента на затваряне на биогеохимичните цикли, равномерното разпределение и запазване на ресурсите в системата, сложността на структурата на общности и желанието за балансирано състояние, в което скоростта на еволюцията се забавя. В такава система еволюцията среща много препятствия, т.к общността е гъста и връзките между организмите и популациите са силни. В същото време шансовете за проникване в такава система отвън са много малки и нейната еволюция е донякъде възпрепятствана.
Биоми.Физикохимичните и климатичните условия в различните части на биосферата са различни. Климатично обусловените големи колекции от екосистеми се наричат биоми или образувания. Биомът е макросистема или набор от екосистеми, тясно свързани с климатични условия, енергийни потоци, кръговрат на материалите, миграция на организми и тип растителност. Всеки биом съдържа редица по-малки, взаимосвързани екосистеми.
Биомите са разделени на три основни групи въз основа на тяхното местообитание: сухоземни, морски и сладководни. Образуването им зависи от макроклимата, а за сладководните - от географската ширина на района. Важни фактори са:
циркулация на въздуха,
разпространение на слънчева светлина,
сезонност на климата,
височина и ориентация на планините,
хидродинамика на водни системи.
Земни биомисе определят главно от растителността, която е тясно зависима от климата и формира основната биомаса. Ясните граници между биоми са рядкост. По-често те са замъглени и представляват широки преходни зони. На границата на две екосистеми, например в края на гората, се срещат едновременно представители на горски и ливадни видове. Контрастът на околната среда и следователно голямото изобилие от екологични възможности поражда „уплътняване на живота“, т.нар. правило за ръбов ефектили екотоново правило(от гр. къща и комуникация) . Най-богатият биом на планетата по отношение на броя на видовете е вечнозелената тропическа гора.
Морски биомипо-малко зависими от климата от земните. Те се формират в зависимост от дълбочината на резервоара и вертикалното разположение на организмите. Най-важното е, че фотосинтезата е възможна само в повърхностните водни хоризонти. Крайбрежната океанска плитка вода, ограничена от едната страна от брега, а от другата от билото на континенталния склон (до 600 m), се нарича континентална рафт(Английски рафт). Площта на шелфа съставлява около 8% от общата площ на Световния океан.
В зоната на рафта има крайбрежна зона(на латински: крайбрежен). Плитките дълбочини, близостта до континентите, приливите и отливите определят нейното богатство на хранителни вещества, висока продуктивност и разнообразие от организми. Около 80% от цялата океанска биомаса се произвежда тук и световният океански риболов е концентриран тук. От долния ръб на шелфа над континенталния склон до дълбочина 2 - 3 хиляди m батиална зона(гр. дълбок). Площта на тази зона е малко повече от 15% от общата площ на океана. В сравнение с литоралната зона фауната и флората на батиалната зона са много по-бедни; общата биомаса не надвишава 10% от биомасата на световния океан. От подножието на континенталния склон до дълбочини от 6 - 7 хиляди m има абисална зона (гр. бездна) на океана. Покрива площ от повече от 75% от океанското дъно. Бездната се характеризира с липса на слънчева светлина на дъното, слаба подвижност на водните маси, ограничени хранителни вещества, бедност на фауната, ниско видово разнообразие и биомаса. В района на бездната има дълбоки депресии - до 11 хиляди м, чиято площ е около 2% от общата площ на океанското дъно.
Сладки вътрешни води,обикновено плитки. Водещият фактор в тези екосистеми е скоростта на циркулация на водата. На тази основа те разграничават лотик(лат. промиване) течащи води (реки, потоци) и lentic(лат. бавно, спокойно), стоящи води (езера, езера, локви).
Големите биоми на земното кълбо са стабилни.
резюме на други презентации“Култура на растителни клетки и тъкани” - Функции на хормоните в калусогенезата. Фактори, влияещи върху синтеза. Диференцирани клетки. Видове клетъчни и тъканни култури. Генетична хетерогенност. Растителни клетъчни култури. Дедиференциация. Характеристики на калусните клетки. Исторически аспекти. Образуване на коронни жлъчки. Единична клетъчна култура. Причини за асинхронност. Синтез на вторични метаболити. Диференциация на калусните тъкани. Физически фактори.
„Листа на растението“ - Дръжкови листа. Какъв е ръбът на листното острие? Листът също е орган на дишане, изпарение и гутация (отделяне на водни капки) на растението. Какъв тип вентилация? Сложни листа. Опишете листа. Листата са разположени от двете страни на дръжката на известно разстояние един от друг. Сесилни листа. Ръбът на листното острие. Трисрични. Отсреща. Мутовчато. Вени. Прости листа. В ботаниката листът е външен орган на растение, чиято основна функция е фотосинтезата.
„Класификация на плодовете“ - Тиква. померан. Класификация на плодовете. Органи на цъфтящи растения. Сравнете. Бери. Ябълка. Сочни плодове. Намерете нечетния. многокостникови. Затвърдяване на изучения материал. костилка. Перикарп. Репродуктивни органи. Плодове, тяхната класификация.
“Плодове и семена” - Под. Не позволявайте на душата ви да бъде мързелива. Лабораторна работа. тиква. Кариопсис. знание. костилка. Трансфер. Дърво на знанието. Въпроси за консолидация. Разпръсква се чрез разпръскване. Разпръсква се с вода. Признаци на семена. Безплодие. Невзрачно цвете. Прехвърляне върху външните кожи. Оформяне на плода. Кутия. Работа в групи. многокостникови. Плодът. Разпространява се от вятъра. Защо семената трябва да се разпръснат?
„Структура на издънката“ - Грудка. Видове бъбреци. Образува се от пъпки в основата на стъблото. Външна структура на издънката. Органични вещества. Вътрешна структура. Развитие на летораст от пъпка. Междувъзлията са ясно изразени. бягство. Корен грудка. Растеж на стъблото. Стъбло. Бягство от модификации. Разнообразие от издънки. Корм. Транспорт на вещества по стеблото. Коренище. Крушка. Разклоняване. Луковица и грудка. Везни. пъпка
„Задачи върху структурата на растенията“ - Местоположение на съдовите снопове. Разгледайте снимката и отговорете на въпросите. Хоризонтален транспорт. Подземни модификации на издънки. Структурата на бъбреците. Разположение на леторастите в пространството. Растителни тъкани. Разклоняване на издънки. Структура на растежния конус. Външна структура на корена. Кутене. Коренни модификации. Вижте чертежа. Дидактика за интерактивна дъска по биология. Подреждане на листа.