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:
- синтез других органических соединений;
- поглощение корнями солей и воды из почвы и передвижение их по частям растения;
- совершение корнями работы в почве при их росте.
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:
- глицерофосфат, 3-фосфоглицериновая кислота, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-6-фосфат. Соединения этой группы накапливают от 0,8 до 3,0 ккал на 1 моль вещества;
- аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), аденозиндифосфорная кислота (АДФ), 1,3-дифосфоглицериновая кислота, фосфоэнолпировиноградная кислота. Соединения этой группы накапливают от 6 до 16 ккал на 1 моль.
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:
АТФ + глюкоза → глюкозофосфат + АДФ (ΔF = -7000);
глюкозофосфат + фруктоза → сахароза + H3PO4.
АТФ + глюкоза + фруктоза → сахароза + АДФ + H3PO4 (ΔF = -7000).
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.
Читайте также: Можно ли чистить ткань меламиновой губкой
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.
урок по биологии «Воздушное питание.Фотосинтез»
план-конспект урока по биологии (6 класс) по теме
Урок по УМК Н.И. Сонина по теме «Питание»
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| урок биологии | 89.57 КБ |
| презентация к уроку «Воздушное питание.Фотосинтез» | 1.24 МБ |
Предварительный просмотр:
Конспект урока биологии для 6 класса по теме
« Дыхание растений. Фотосинтез»
Т.В.Головнина ,учитель биологии МКОУ «Новобурковская сош»
УМК «Биология.6 класс» Н.И. Сонина.
- Раскрыть особенности воздушного питания растений;
- показать планетарное и эволюционное значение процесса фотосинтеза.
Педагогические технологии: проблемно-развивающее обучение, метод эвристических вопросов – «кто? -что? -где? -чем? -зачем? -как? -когда?» (словесная формула Цицерона), элементы эвристической беседы.
Оборудование: медиапроектор, компьютер, презентация по теме « Воздушное питание. Фотосинтез», аудиозапись басни И.А.Крылова «Листы и корни»,видеофильм «Значение фотосинтеза» , биологические задачи.
Тип урока: комбинированный.
Планируемые результаты обучения:
— что фотосинтез – воздушное питание;
— что способность к фотосинтезу – важнейшее свойство зеленых растений;
— условия необходимые для протекания фотосинтеза;
— что в результате фотосинтеза в растениях образуются органические вещества;
— что атмосферный кислород – побочный продукт фотосинтеза имеет огромное значение для эволции.
3.Осмысление полученных знаний
Организационный момент : Приветствие, проверка готовности к уроку, позитивный настрой на работу.
Какой орган растения обеспечивает почвенное питание?
Какие вещества растение получает из почвы? (азот, калий, фосфор)
Чем живое отличается от неживого?
Учитель: Все вы ,наверное, слышали следующие поговорки
— Сытый голодному не товарищ;
Учитель : Слышали? Что они означают? (Ответы учащихся)
Значит, какой признак живого мы начнем сегодня изучать? (Питание)
И тема нашего урока будет……
(Записываем тему урока в тетради).
Учитель: Вот вы сказали, что из почвы растение получает неорганические вещества и на прошлом уроке мы познакомились с почвенным питанием, где главный орган –корень. Но растению нужны и органические вещества. А откуда они их берут? (ответы учащихся)
Итак, наша тема сегодня «Воздушное питание. Фотосинтез»
Что мы нового должны сегодня узнать? Какие задачи стоят перед нами?
Учитель: Иван Андреевич Крылов любил сочинять басни. Говорят, одну басню он сочинил ,когда неторопливо шел по Летнему саду. Ему нравился этот тенистый уголок Петербурга. Сюда не доносился шум большого города, стояла тишина, а ветерок, тянувший с Невы, был свеж и располагал к сочинительству. Дойдя до конца аллеи, Иван Андреевич остановился перед высокой липой. Взглянул на черный ствол, поднял глаза к пышной, закрывающей солнце кроне. Подивился множеству листьев. Подумал: «Как роскошен зеленый наряд деревьев. И как в общем-то бесполезен….» Постоял минуту-другую, загадочно смотря ввысь, и вдруг произнес вслух: «А что, если….» В тот же вечер Крылов сочинил басню «Листы и корни ».(Давайте прослушаем басню.)2.10
Учитель: О чем говорится в басне? (ответы учащихся)
Учитель: Верно. В ней говорится о том, как возгордились листья, считая себя самыми важными частями дерева. И как корни напомнили зазнайкам, что именно от них, от корней, зависит жизнь дерева, потому что они питают его. А от листьев никакой пользы нет.
Проблемный вопрос : А как вы думаете, что важнее корни или листы?
Учитель: На это вопрос мы постараемся ответить в конце урока, после того как выясним значение и роль листьев в жизни растений.
Учитель: Да, природа любит загадывать загадки. Вот обычный лист растения. Что в нём интересного? Какое значение имеет корень, мы знаем. А какое значение имеет лист для растения? Ученые 400 лет изучают процессы в нем происходящие, но до сих пор не все понятно. Листья называли по-разному: «дети солнца», «покорившие солнце», «утеха взора». Люди пытались понять, почему листья тянутся к солнцу, а когда их обрывали, растение погибало.
За счет чего живет человек?- за счет потребляемой пищи.
То есть все организмы по типу питания подразделяются — на автотрофы и гетеротрофы.
А как растение получает органические вещества? (ответы учащихся)
Учитель: Это ваши предположения, а теперь давайте поработаем с учебником.
— Откройте учебники на странице 58. Прочитайте 3 абзац параграфа 10.
Рассмотрите рисунок на стр. 59
Учитель : Давайте ответим на следующие вопросы:
1.- Что является органом воздушного питания? (зеленые листья)
2. Как углекислый газ воздуха попадает в лист? (через устьице)
3. Что такое хлорофилл? (зеленый пигмент хлоропласта)
4. Какую роль выполняет хлорофилл? (улавливает солнечную энергию)
5.Что происходит с водой, углекислым газом и солнечной энергией в зеленых хлоропластах листа?
( из простых неорганических веществ образуются органические)
6. Как называется данный процесс? (фотосинтез)
Учитель : Молодцы, теперь перед вами слайд, на котором изображен процесс фотосинтеза. Давайте попробуем дать определение процесса фотосинтеза и запишем его в тетрадь.
Учитель: Фотосинтез-это процесс, протекающий в зеленых листьях растений на свету, при котором углекислого газа и воды образуется органические вещества и кислород (от греч. «фото»- свет, «синтез»-образование)-запись в тетрадь.
Учитель: Но запомните, ребята, фотосинтез может протекать не только в листьях, но и в других частях растения, имеющих зеленую окраску т.е. содержащих хлорофилл.
Учитель: Итак, мы выяснили, что основной орган, принимающий участие в воздушном питании- лист.
Рассмотрим его строение и функции подробно и составим схему.
Вспомним, какие ткани образуют этот орган-(механическая, проводящая, основная, покровная)
Учитель : Но в фотосинтезе непосредственное участие принимают клетки основной ткани, так называемые столбчатые. Почему? Потому что особенность строения этих клеток в том, что среди их клеточных структур есть особый органоид Какой? -хлоропласт. И вещество , которое входит в его состав -пигмент- хлорофилл.
Учитель: какие еще клетки, отмечены в листе(рис.в учебнике)
Учитель: Значит, наша схема воздушного питания, как будет выглядеть? Кто пойдет к доске и изобразит схему? (выход ученика)
Тип питания воздушное (фотосинтез)
Учитель: По схеме составим рассказ о процессе воздушного питания.
Учитель: А сейчас немного отдохнем. У нас физминутка.
Вопрос: Можем ли мы сказать, что листья — это уникальные лаборатории?
Учитель: Да, наверное, можем. Листья — это не только часть побега, но и своеобразные, уникальные лаборатории, в которых образуются органические вещества : сахар и крахмал . Этот процесс является едва ли не самым замечательным процессом происходящим на нашей планете. Благодаря ему существует все живое на Земле. Сахар и крахмал – образуются ГДЕ? — в листьях.
Учитель: А как можем мы с вами проверить и обнаружить в листьях крахмал?(ответы учащихся)
Учитель: Верно. С помощью раствора йода. Давайте нанесём раствор йода на лист герани.
Выходит ученик и выполняет небольшой опыт ( пипетка и йод на столе) салфетка..
Учитель: Что должно произойти с раствором йода? Как меняется окраска раствора йода при взаимодействии с крахмалом?(вспомним картофель)
Верно : йод должен изменить окраску? Как должна измениться окраска?
Какие изменения произошли? ( посмотреть под микроскопом)
Учитель : КАК ВЫ ДУМАЕТЕ ПОЧЕМУ? (ответы учащихся)
Учитель : Изменению окраски мешает зелёный цвет листа.
-Чем обусловлена зеленая окраска листа? ( хлорофиллом)
— Где в клетке содержится хлорофилл? ( в хлоропластах)
Учитель: Давайте удалим хлорофилл и попробуем ещё раз обработать лист йодом.
Ученица 6 класса Волегова Ксения заранее получили задание провести эксперимент дома.
Результаты эксперимента Ксения сейчас нам представит, ее фотографии на слайде.
Рассказ Ксении : Для этого я взяла растение герани и поставила комнатное растение в тёмный шкаф на 3 дня, чтобы произошёл отток питательных веществ из листьев, затем растение я достала из шкафа и поместила на свет на несколько часов ,потом сорвала лист растения и поместила сначала в горячую воду ( при этом разрушилась покровная и основная ткань листа), лист стал мягким, после этого я поместила его в кипящий спирт.( При этом лист обесцветился , а спирт стал ярко зелёным от хлорофилла) . Потом обработала слабым раствором йода- и вот мой результат.
При обсуждении результатов опыта учащиеся приходят к выводу, что в листьях на свету образуется крахмал, а в темноте крахмал не образуется.
Учитель : Органические вещества , которые вырабатываются в процессе фотосинтеза нужны для питания всех частей растения, от корней до цветков и плодов. Чем больше солнечной энергии и углекислого газа будет получать растение , тем больше органических веществ оно будет образовывать
Учитель: Итак, что нужно чтобы фотосинтез проходил? (ответы учащихся)
-место протекания — хлоропласты столбчатой ткани листа
-условия протекания — солнечная энергия, углекислый газ, вода, хлорофилл
-результат процесса — образование органических веществ из неорганических, путем сложных химических превращений с использованием энергии солнечного света.
Учитель: Наступило время ответить на наш вопрос, который прозвучал в начале урока:
Что важнее корни или листы? (ответы учащихся)
Учитель: Мы так много говорили о воздушном питании, что можем ответить на следующий вопрос- Каково значение процесса фотосинтеза для эволюции? (ответы учащихся)
А теперь посмотрим небольшой видеофрагмент «Значение фотосинтеза» и сравним наши ответы, правильно ли мы с вами ответили на вопрос о значении процесса фотосинтеза.
Учитель: А теперь с помощью биологических задач, попробуем разобраться в том, насколько хорошо была изучена тема урока и смогли ли мы достичь поставленных задач.
1.Вспомните сказку. К Чуковского “ Как крокодил солнце проглотил”. Представьте, что так случилось. К чему это может привести? (Энергию растение получает от Солнца. Вот почему фотосинтез возможен только на свету. Свет — это один из видов энергии, или одна из её форм существования. Ни человек, ни животное, ни грибы, ни растения, лишенные хлорофилла не могут усвоить энергию от солнца, хотя для жизни энергия необходима. Это может сделать только зеленое растение. На Земле благодаря зеленому растению накапливается энергия, которая поступила из космоса от Солнца.
2. . Прочитайте текст письма. Найдите ошибки ,допущенные автором письма? Исправьте ошибки.
«Здравствуйте, юные биолухи! Пишет вам Алёша Перепуткин. Я великий знаток процесса фотосинтеза. А, вы, знаете его? Фотосинтез происходит в корнях и листьях, только ночью, когда никто не мешает .В ходе этого процесса образуется вода , а кислород расходуется. Луна посылает свою энергию и в клетках образуются органические вещества. В процессе фотосинтеза выделяется много энергии, поэтому растения не боятся холода зимой. Без фотосинтеза мы бы задохнулись, так как не было бы обогащения атмосферы углекислым газом.»
Учитель: Теперь обменяйтесь и проверьте своих товарищей. Все ли ошибки они нашли.
Рефлексия. Составление синквейна
На выбор : составить план рассказа
Написать сочинение от имени листа «Какой я важный?»
1. . Прочитайте текст письма. Найдите ошибки ,допущенные автором письма? Исправьте ошибки.
Здравствуйте, юные биолухи! Пишет вам Алёша Перепуткин. Я великий знаток процесса фотосинтеза. А, вы, знаете его? Фотосинтез происходит в корнях и листьях, только ночью, когда никто не мешает .В ходе этого процесса образуется вода , а кислород расходуется. Луна посылает свою энергию и в клетках образуются органические вещества. В процессе фотосинтеза выделяется много энергии, поэтому растения не боятся холода зимой. Без фотосинтеза мы бы задохнулись, так как не было бы обогащения атмосферы углекислым газом.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом