Чем глубже изучает человек природу, тем яснее
становится огромная роль растений. Растения распространены почти
повсеместно на нашей планете: они встречаются в холодных пустынях
Арктики и Антарктиды и в горячих источниках с температурой около
70°С;
некоторые растительные организмы проникают до 100 м в глубь земной коры
(встречаются даже на глубине 2-3 км) и в атмосферу на высоту 10-12 км
(в виде спор); некоторые водоросли проникают в толщу морских глубин до
200-250 м (бурые
и красные водоросли). Таким образом растительные
организмы достигают более широкого, чем животные, распространения.
Поэтому именно они определяют границы биосферы (Биосфера
- область
распространения жизни на Земле).
Растения первыми поселяются там, где отсутствует всякая жизнь. В
Антарктиде, например, на свободной от льда поверхности растут мхи и
лишайники.
Велика роль растений в жизни нашей планеты. Одни растения способны
создавать и накапливать огромную массу органических веществ
(автотрофные растения), другие - разрушают их (гетеротрофные растения),
возвращая в почву минеральные вещества, необходимые для питания зеленых
автотрофных растений. Так совершается круговорот веществ в природе.
Автотрофные растения синтезируют органические вещества из
неорганических соединений (углекислого газа, воды, минеральных солей),
используя лучистую энергию Солнца. Эта энергия поглощается пигментом (у
зеленых растений - хлорофилл, у других окрашенных растений -
каротиноиды или фикобилины) и используется в процессе сложных
биохимических реакций, приводящих к образованию органических веществ. В
органических веществах накапливается преобразованная солнечная энергия
в виде потенциальной энергии химических связей. Этот сложный процесс
получил название фотосинтеза.
Упрощенно его можно записать в виде
уравнения реакции:
νh
6СО2 + 6Н2О →
С6Н12О6
+ 6О2 - 2830 кДж
Образовавшаяся глюкоза в дальнейшем превращается в более сложные
углеводы, жиры, а после присоединения азота, который поступает в
растения из почвы в виде неорганических солей, синтезируются белки и
другие сложные вещества. В процессе фотосинтеза выделяется свободный
кислород, необходимый для дыхания всех живых организмов.
К автотрофным
организмам относят высшие зеленые растения, водоросли и
окрашенные виды бактерий {бактерии и актиномицеты (лучистые грибки)
условно могут быть отнесены к растениям}. Все они синтезируют
органические вещества при помощи лучистой световой энергии и поэтому их
называют фототрофными
организмами или фототрофами.
Бактерии, способные
создавать органические вещества из неорганических за счет энергии,
освобождаемой при окислении этими бактериями неорганических веществ,
называют хемосинтетиками
или хемотрофными.
Вероятно, хемотрофный способ
питания - наиболее древний.
Гетеротрофные
растения питаются готовыми органическими веществами,
которые присутствуют в окружающей среде, и строят их них органические
вещества своего тела. Эти растения не имеют хлорофилла в теле. К ним
относят некоторые высшие растения, грибы и большинство бактерий. Среди
гетеротрофных растений различают растения-паразиты и сапрофиты. Растения-паразиты
живут на теле или в теле другого организма и питаются
за его счет. Это грибы, вызывающие болезни высших растений (мучнистая
роса, ржавчина, головня и др.), и некоторые бесхлорофилльные высшие
растения (заразиха, повилика). Сапрофиты
питаются органическими
веществами из разлагающихся трупов животных и растений. Сапрофитные
грибы и бактерии играют огромную роль в почвообразовательном процессе,
расщепляя (минерализуя)
органические остатки до простых неорганических
соединений. В атмосферу выделяется углекислый газ, а в почву попадают
минеральные вещества. У растений встречается и смешанный способ питания
(миксотрофный). В этом случае растения могут сами создавать
органические вещества, так как имеют зеленую окраску, но частично
способны питаться и за счет других организмов (омела, росянка).
В повседневной своей деятельности человек также разрушает органические
вещества, используя освобождающуюся при этом энергию (при сжигании
торфа, угля, нефти, газа). Дыхание живых организмов (тот же процесс
горения) приводит к образованию простейших минеральных веществ с
выделением углекислого газа. Дыхание растений - процесс, по конечным
результатам обратный фотосинтезу:
С6Н12О6
+ 6О2 →
6СО2 + 6Н2О + 2830 кДж
Таким образом, фотосинтез, осуществляемый зелеными растениями, является
источником возникновения и существования всего живого на нашей планете.
К. А. Тимирязев, посвятивший всю свою жизнь изучению процесса
фотосинтеза, постоянно подчеркивал эту поистине космическую роль
маленького зеленого листа. Он очень ярко описал значение
использованного растением солнечного света для физиологических
процессов, происходящих в теле человека: "Когда-то, где-то на Землю
упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую
былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно.
Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез. Он только
затратился на внутреннюю работу… В той или иной форме он
вошел в
состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши
мускулы, в наши нервы, и вот теперь атомы углерода стремятся в наших
организмах вновь соединиться с кислородом, который кровь разносит во
все концы нашего тела. При этом луч солнца, таившийся в них в виде
химического напряжения, вновь приобретает форму явной силы. Этот луч
солнца греет нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту
он играет в нашем мозгу" (Тимирязев К. А. Жизнь растения).
Не менее важна роль растений как образователей леса, луга, степи и
других растительных сообществ. При этом создаются не только
разнообразные ландшафты Земли, но и определенные отношения между
жизненными формами растений и животных, их приспособленность к
определенным физико-химическим условиям среды.
