3. Роль и значение растений в природе и жизни человека. Космическая роль растений.

Говоря о значении растений в природе, следует, прежде всего, отметить роль растений в создании биосферы. Учение о биосфере основал русский естествоиспытатель В. И. Вернадский. По В. И. Вернадскому, биосфера включает литосферу- верхнюю твердую часть земной поверхности, простирающуюся до 3 км, гидросферу – водную оболочку глубиной до 12 км и тропосферу – нижний слой атмосферы высотой до 10–15 км.

В. И. Вернадский ввел понятие «живое вещество» как совокупность всех живых организмов планеты: растений (фитобиомасса), животных (зообиомасса) и микроорганизмов. Масса живого вещества составляет лишь 0,01—0,1 % массы всей биосферы. Однако именно живое вещество определяет все закономерности, наблюдаемые в биосфере, и оказывает хорошо заметное воздействие на неживую природу, на многие процессы, определяющие лицо нашей планеты.

Живое вещество количественно определяется биомассой. Подсчитано, что биомасса суши составляет примерно 3 000 млрд т; биомасса океана меньше биомассы суши почти в 1000 раз. Большую часть всей материковой биомассы составляет биомасса лесной растительности. На каждый сантиметр поверхности Земли ежегодно приходится гигантское количество энергии, в среднем около 55 ккал. Усваивать эту энергию способны только зеленые растения. В процессе фотосинтеза растения связывают от 0,05 до 1,0 % этой энергии в органическое вещество своей структуры. В среднем все наземные и водные растения земного шара ежегодно образуют около 450 млрд. т органического вещества. Основную массу органического вещества дают леса, продуктивность океана в среднем соответствует продуктивности пустыни. Исключения составляют прибрежные зоны – береговые шельфы, продуктивность которых достаточно велика.

Растения – единственные на Земле организмы, способные создавать (ассимилировать) сложные органические вещества из простых неорганических соединений. Они являются продуцентами биосферы, которые поставляют пищу гетеротрофным организмам — консументам (животным, грибам и др.) и накапливают запасы связанной (консервированной) энергии. В процессе фотосинтеза растения выделяют свободный кислород, который используется для дыхания самими растениями и животными. В то же время углекислый газ, выделяемый в процессе дыхания, – необходимое условие для фотосинтеза.

Одновременно с ассимиляцией растения осуществляют в природе и противоположный процесс — диссимиляцию (разрушение) органических веществ, их минерализацию, т. е. разложение на простые неорганические соединения, которые становятся доступными зеленым растениям. Распад органических веществ (мертвых растений, трупов животных и др.) в процессе гниения, брожения осуществляется также растениями, но не высшими, а низшими бесхлорофилльными (бактерии, грибы, так называемые редуценты). Образовавшиеся минеральные вещества поступают в почву, откуда, растворившись в воде, вновь поглощаются корнями высших растений.

Атмосфера Земли образовалась в глубокой геологической древности в результате вулканической деятельности, и ее газовый состав ограничивался метаном, аммиаком, углекислым газом и азотом. Свободного кислорода почти не было. Благодаря фотосинтетической деятельности земной растительности первичная атмосфера постепенно обогащалась кислородом и превратилась во вторичную мощную азотно-кислородную атмосферу. Накопление свободного кислорода привело к появлению кислородного дыхания, свойственного преобладающему большинству ныне существующих растений и животных.

Представление о планетарной и космической роли земных растений впервые разработал К. А. Тимирязев (1843–1920), 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 отлаженнымкруговоротом 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 культивируется около 2000 видов растений. По характеру использования культурные растения делят на следующие группы: хлебные, сахароносные, жиромасличные пищевого и технического значения, масличные, богатые белком или инулином, плодовые и ягодные, орехоплодные, овощные, растения, из которых получают пряности, эфиромасличные, наркотические, прядильные и лубяные, каучуконосы, растения-биостимуляторы, кормовые, лекарственного использования.

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 бурноразвивается 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.

Космическая роль зеленых растений.

Зеленые растения в процессе фотосинтеза используют солнечную энергию и запасают ее «впрок». Сущность этого явления хорошо вскрывает образное выражение К.А. Тимирязева, назвавшего растения «консервами солнечных лучей». При этом световая энергия преобразуется в химическую энергию органических веществ – продуктов фотосинтеза.

Растения создали богатую кислородом атмосферу, в которой могут существовать и животные, и человек. В.Л. Комаров назвал это значение растений космическим.

«Космическое значение растения, – писал он, – состоит в том, что оно создает на земле мощные запасы солнечной энергии, обогащает атмосферу кислородом и образует запасы пищи, обеспечивающие питание животных и человека».

Итак, начинаем изучение одного из царств живых организмов – растений.

Что такое растения?

Растения – эукариотические организмы с автотрофным (в основном) типом питания (фотосинтезом).

Растения, тело которых расчленено на побег и корни, относят к высшим растениям. Они почти все автотрофны и связаны в своем существовании с наземной средой. Небольшая их часть обитает в воде.

У низших растений тело не расчленено на листья, стебель и корень. Такие растения характеризуются как слоевищные.

Признаки растений.

Автотрофность- основное отличие растений –автотрофный тип питания. Растения способны в процессе фотосинтеза самостоятельно синтезировать необходимые органические вещества используя в качестве источника углерода СО2, а в качестве источника энергии свет. Для осуществления фотосинтеза необходим пигмент-хлорофилл, который содержится у высших растений в хлоропластах, у низших в хроматофорах.

Наличие клеточной оболочки- оболочка растительной клетки является продуктом жизнедеятельности протопласта и состоит преимущественно из целлюлозы. Оболочка сохраняет форму клетки, защищает протопласт от внешних воздействий,учавствует в пооглощении и выведении веществ. Ее наличие -обязательное условие нормального существования клетки. Если клеточную оболочку искусственно удалить с помощью ферментов, то уже через несколько часов клетка начинает образовывать новую.

Осмотический тип питания- растения получают питательные вещества в виде водных растворов, поступающих через клеточную оболочку. Поэтому растению выгодно иметь большую поверхность. Увеличение площади достигается за счет расчленения тела растения.

Особенности роста- растения обладают способностью к неограниченному или очень продолжительному верхушечному росту, в отличие от животных.

Прикрепленный образ жизни- питание путем всасывания- это причина еще одного свойства растения- их малой подвижности.

Особенности расселения- в связи с прикрепленным образом жизни растения приспособились расселяться при помощи семян, спор или специализированных частей их вегетативного тела ( клубни, луковицы).