5. Биосферная роль зелёных растений.
Особая роль растений в жизни нашей планеты состоит в том, что без них было бы невозможно существование животных и человека. Только содержащие хлорофилл зеленые растения способны аккумулировать энергию Солнца, создавая органические вещества из неорганических; при этом растения извлекают из атмосферы диоксид углерода (углекислый газ) и выделяют кислород, поддерживая ее постоянный состав. Будучи первичными продуцентами органических соединений, растения являются определяющим звеном в сложных цепях питания большинства гетеротрофов, населяющих Землю. Благодаря фотосинтезу и непрерывно действующим круговоротам биогенных элементов создается устойчивость всей биосферы Земли и обеспечивается ее нормальное функционирование.
Произрастая в неодинаковых условиях, растения образуют различные растительные сообщества ( фитоценозы ), обусловливая разнообразие ландшафтов и экологических условий для других организмов. При непосредственном участии растений формируются почва и торф, а скопления ископаемых растений образовали бурый и каменный уголь. Глубокие нарушения растительности неизбежно влекут за собой необратимые изменения биосферы и отдельных ее частей и могут оказаться гибельными для человека как биологического вида.
6. Значение растений в жизни человека. Культурные растения.
Растения являются первоисточником существования, процветания и развития жизни на Земле и в первую очередь благодаря их свойству осуществлять фотосинтез. Фотосинтез протекает практически повсеместно на нашей планете, в связи с чем суммарный эффект его колоссален. В процессе фотосинтеза зеленые растения из углекислого газа и воды создают органические вещества, служат источником ценных продуктов питания (зерна, овощей, плодов и т. д.), сырья для промышленности и строительства.
Формирование газового состава атмосферного воздуха, как известно, также находится в прямой зависимости от растений. Один гектар кукурузы выделяет за год 15 т кислорода, что достаточно для дыхания 30 человек. Весь кислород атмосферы проходит через зеленое вещество примерно за 2000 лет. За 300 лет растения усваивают столько углерода, сколько его содержится в атмосфере и водах. Годовая химическая энергия продуктов фотосинтеза в 1000 раз превышала выработку энергии в конце XX в. всеми электростанциями мира. Установлено, что растения Земли в процессе фотосинтеза ежегодно образуют более 177 млрд т органического вещества.
Растения участвуют в образовании гумуса, который является самой существенной частью почвы, обеспечивает ее высокое плодородие. Помимо углерода, водорода и кислорода в состав молекул многих органических веществ входят атомы азота, фосфора, серы, а нередко и других элементов (железа, кобальта, магния, меди). Все они добываются растениями из почвы или водной среды в виде ионов солей, главным образом, в окисленном виде. Минеральные соли не вымываются из поверхностных слоев почвы, так как растительность постоянно всасывает часть минеральных веществ из почвы и передает их животным на корм. Животные, так же как растения, после отмирания передают минеральные вещества обратно в почву, откуда они вновь всасываются растениями’. Растения в процессе вымывания как бы изымают минеральные соли и постоянно поддерживают содержание их в почве, что является важным для ее плодородия.
Растительность оказывает большое влияние на климат, водоемы, животный мир и другие элементы биосферы, с которыми она тесно взаимосвязана. От характера растительности во многом зависит и характер биоценоза, экосистемы, их морфологическая и функциональная структура, биогеоценотическая деятельность компонентов. Велико значение растений в жизни человека. Прежде всего растительность представляет необходимую среду жизни людей. Дикорастущая флора является неоценимым генетическим фондом в селекционной работе при создании новых сортов сельскохозяйственных культур. По Н.М. Черновой и др. (1995) большая часть растений, которые обеспечивают сегодня около 90% продовольствия в мире, появились путем окультирования диких растений
Сотрудниками Всероссийского института растениеводства (ВИР) установлено наличие в России около 600 диких видов, являющихся сородичами культурных растений. Многие из них послужили базой для выведения более 1500 новых сортов.
Отрицательное же значение растительности по сравнению с приносимой ею пользой незначительно. Так, некоторые виды диких растений растут в качестве сорняков на обрабатываемых землях и пастбищах. В отдельных местах приходится бороться с зарастанием водоемов, каналов. Иногда массовое развитие водной растительности вызывает появление летних заморов рыбы в озерах. Известны и некоторые другие случаи вредного воздействия растений на человека (отравления, грибковые заболевания) и хозяйство (обрастание днищ судов, зарастание дорог и т. п.).
Культурные растения — растения, выращиваемые человеком для получения пищевых продуктов, кормов в сельском хозяйстве, лекарств, промышленного и иного сырья и других целей.
Согласно восьмому изданию Международного кодекса номенклатуры культурных растений в настоящее время признаются три категории культурных растений: сорт, грекс (только для Орхидных) и группа.
Культурные растения получены из диких путём гибридизации, селекции или генной инженерии. В процессе поиска диких растений для превращения их в культурные и использования возникло учение о центрах происхождения культурных растений. В 1926—1939 годах Н. И. Вавилов обобщил накопленные знания и выделил семь основных центров происхождения культурных растений. В отличие от декоративных видов, культурные растения не имеют естественных ареалов.
Классификация культурных растений:
Зерновые и хлебные злаки (рис, кукуруза, пшеница)
Крахмалоносные (бататы, картофель)
Сахароносные (сахарная свёкла)
Плодовые растения (ананасы, кокосы)
Источник
Роль растений в очищении воздуха – новые данные
При помощи наблюдений, изучения экспрессии генов, и наконец, компьютерного моделирования ученые из Национального центра атмосферных исследований США (NCAR) смогли показать, что лиственные растения поглощают из воздуха примерно на треть больше химических загрязняющих веществ, чем считалось ранее.
Новое исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Science Express, проводилось совместно с учеными из Университета Северного Колорадо и Университета Аризоны в г. Боулдер, штат Колорадо. Частичная поддержка оказывалась также Национальным научным фондом США (NSF), спонсором NCAR.
«Растения очищают воздух в значительно большей степени, чем мы предполагали», – говорит ученый из Национального центра атмосферных исследований США Томас Карл, один из участников исследования. – «Они активно потребляют определенные виды загрязнений воздуха».
Исследовательская группа сосредоточила усилия на изучении определенного класса химических веществ, известных как окисленные летучие органические вещества (ЛОВ, они же оVOC), выброс которых в атмосферу приводит к долгосрочным негативным последствиям для окружающей среды (и для здоровья населения в частности). «Наша команда добилась значительного прогресса в понимании сложных взаимодействий между растениями и атмосферой», – отмечает Энн-Мари Смолтнер из отдела атмосферных и геокосмических наук Национального научного фонда (NSF), финансировавшего исследование.
Растения не только вырабатывают кислород, но и очищают воздух
Разнообразные соединения в изобилии образуются в атмосфере из углеводородов и других химических веществ, источники которых могут быть как естественными (те же растения), так и антропогенными (транспортные средства, строительные материалы и другие продукты человеческой деятельности). Они участвуют в формировании химического состава атмосферы и оказывают влияние на климат. В конечном счете, некоторые окисленные ЛОВ трансформируются в крошечные воздушные частицы, известные как аэрозоли, способные оказывать существенное влияние как на климат (путем изменения характеристик облачности), так и на здоровье человека.
Измеряя уровни окисленных летучих органических веществ в ряде экосистем по всему миру, исследователи установили, что лиственные растения, по всей видимости, поглощают эти соединения необычайно быстро – в четыре раза быстрее, чем считалось ранее. Особо интенсивное поглощение было зафиксировано на территориях, покрытых густыми лесами. Наиболее очевидно это проявлялось вблизи вершин лесных пологов, на долю которых, по наблюдениям, приходится 97 процентов поглощенных окисленных ЛОВ.
Карл и его коллеги задались вопросом: как могут растения поглощать такое огромное количество химических веществ? Ученые перенесли свои исследования в лаборатории и занялись более подробным изучением феномена на примере тополей (этот вид растений давал исследователям значительное преимущество благодаря своему последовательному геному). Выяснилось, что в стрессовых условиях, в случае физического повреждения или при воздействии раздражителя вроде озонного загрязнения интенсивность поглощения окисленных ЛОВ «подопытными» деревьями резко возрастала. В то же время произошли изменения в уровне экспрессии определенных генов, указывающие на повышенную метаболическую активность тополей. Ученые пришли к выводу, что поглощение окисленных ЛОВ оказалось частью более интенсивного метаболического цикла. Растения могут вырабатывать химические вещества для защиты от раздражителей и отражения захватчиков, к примеру, насекомых, так же, как человеческий организм может увеличивать выработку лейкоцитов в ответ на попадание в него инфекции. Однако при вырабатывании этих химических веществ в достаточно большом количестве они могут стать токсичными для самого растения. И вот для того, чтобы их усвоить, растения начинают повышать уровень ферментов, ответственных за преобразование химических веществ в другие, менее токсичные. В то же время растения расходуют больше окисленных ЛОВ за счет усиленного усвоения их ферментами.
Тропические леса — легкие планеты
«Результаты наших исследований показывают, что растения могут фактически приспособить свой метаболизм для увеличения поглощения из атмосферы химических веществ в ответ на различные типы стресса», – пояснил Чандак Басу, исследователь из Университета Северного Колорадо. – «И этот сложный метаболический процесс у растений имеет побочный эффект в виде очищения нашей атмосферы».
Как только исследователи выяснили степень, в которой растения поглощают окисленные летучие органические вещества, эта информация была передана для обработки компьютерной программой, моделирующей поступление химических веществ в атмосферу по всему миру.
Результаты показали, что на глобальном уровне разница между фактическим уровнем поглощения растениями окисленных ЛОВ и уровнем, принимавшимся во внимание при изучении атмосферной химии до сих пор, составляет 36 процентов. Кроме того, благодаря непосредственному удалению этих веществ из атмосферы, гораздо меньшее их количество преобразовывается в аэрозоли.
«Это действительно меняет наше понимание некоторых фундаментальных процессов, происходящих в атмосфере», – добавил в заключение Томас Карл.
Источник