Что мы называем легкими планеты. Леса, легкие планеты? Почему именно зеленый цвет

Инструкция

Деревья и другие виды растений, которыми богаты леса, в процессе фотосинтеза формируют органические вещества. Для этой цели растения используют углерод, поглощаемый из атмосферы. После переработки углекислый газ усваивается деревьями, а в атмосферу выделяется кислород. Углерод, связанный в процессе фотосинтеза, идет на строительство организмов растений, а также возвращается в окружающую среду вместе с отмирающими частями – ветками, листвой и корой.

В течение всей своей жизни растение использует определенное количество углерода, соизмеримое с объемом кислорода, выделяемого в атмосферу. Иными словами, сколько молекул углерода усвоено взрослым растением, столько же кислорода получила планета. Часть связанного деревьями углерода уходит в другие части лесной экосистемы – в почву, опавшую листву и хвою, высохшие ветки и корневища.

Когда дерево гибнет, запускается обратный процесс: разлагающаяся древесина берет из атмосферы кислород, выделяя обратно углекислый газ. Те же явления наблюдаются и во время лесных пожаров или при сжигании древесины в качестве топлива. Именно по этой причине так важно предохранять зеленые насаждения от преждевременной гибели и от губительного воздействия огня.

Роль лесных экосистем в жизни планеты определяется скоростью накопления . Если этот процесс идет быстрыми темпами, в атмосфере накапливается кислород и уменьшается количество углекислого газа. Если баланс сдвигается в обратную сторону, «зеленые легкие планеты» хуже выполняют свою функцию по насыщению атмосферы кислородом.

Было бы ошибкой считать, что источником кислорода на планете служат только молодые леса, деревья в которых интенсивно растут, поглощая углекислый газ. Конечно, любая экосистема в какой-то момент достигает периода зрелости, когда в ней создается равновесие между взаимосвязанными процессами поглощения углекислого газа и выделения кислорода. Но и очень спелый лес, где высок процент старых деревьев, продолжает свою невидимую работу по обеспечению атмосферы кислородом, хотя уже и не столь интенсивно.

Живые деревья – главный, но далеко не единственный компонент лесной экосистемы, где может накапливаться . Для процессов производства кислорода существенное значение имеют почва с ее органическими веществами, а также лесная подстилка, которая формируется из частей отмирающих растений. Такое разнообразие компонентов экологической системы позволяет поддерживать устойчивое равновесие в обменных процессах, происходящих в «зеленых легких», столь необходимых для поддержания жизни на планете.

«Планеты солнечной системы» - Венера. Венера - третий по яркости объект на небе Земли после Солнца и Луны. Берегите нашу планету!!! План. Вторая планета Солнечной системы. Земля. Со временем появились вода и атмосфера на планете Земля, но не хватало одного – жизни. Рождается новая звезда – наше СОЛНЦЕ. Сатурн -вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера.

«Урок Планеты Солнечной системы» - Воспитывать товарищество, умение работать в группе. Информа- ционная карта урока. Физкультминутка. Земля. Марс. ФотоФорум. Роль Солнца для жизни на Земле. Звезда или планета. План урока. Выполни задания: Выполни тест. Развивать познавательные процессы, навыки компьютерной грамотности. Планеты Солнечной системы.

«Малые планеты» - Фигура Венеры. Поверхность Луны. Расстояние от Венеры до Земли изменяется от 38 до 258 млн. км. Есть все основания полагать, что воды на Марсе немало. Атмосфера и вода на Марсе. Объем Меркурия - в 17,8 раз меньше, чем у Земли. Состав и внутреннее строение Марса. Физические поля Луны. Плотность в центре Земли около 12,5 г/см3.

«Планеты в Солнечной системе» - Астрономические модели Птолемея и Коперника. Марс – четвёртая планета от Солнца. Планета, которую открыли «на кончике пера». Нептун обладает магнитным полем. Солнце. У Урана обнаружено 18 спутников. Марс. Нептун – восьмая планета от Солнца. Планета, на которой существует жизнь. Уран. Нептун. Солнце – раскаленный шар – самая близкая звезда к Земле.

«Экология планеты» - Оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний. Этапы взаимодействия человеческого общества и природы. Абиотические факторы водной среды. Биологическая емкость среды. Возрастная структура. Категории живого вещества в биосфере. Абиотические факторы наземной среды. Системные законы экологии. Законы экологии Б. Коммонера.

«Планеты и их спутники» - Внутренние 10 лун – маленькие по размерам. На поверхности Титании обнаружено огромное количество кратеров. Япет. Вполне справедливо Плутон называют двойной планетой. Кратер Эратосфен диаметром 61 км образовался относительно недавно. Поэтому у Луны либо нет, либо очень незначительное железное ядро. От одной верхней кульминации до следующей проходит 130 часов – пять с лишним суток.

Мир флоры разнообразен. Нас окружают цветы, кустарники, деревья, травы множества оттенков, но преобладающим в цветовой гамме является зеленый. Но почему растения зеленые?

Причины зеленого цвета

Растения по праву называют легкими планеты. Перерабатывая вредный углекислый газ, они дарят человечеству и окружающей среде кислород. Этот процесс носит название фотосинтез, а пигмент отвечающий за него – хлорофилл.

Именно благодаря молекулам хлорофилла неорганические вещества превращаются в органические. Самым важным из них является кислород, но в то же время в процессе фотосинтеза растениями вырабатываются белки, сахар, углеводы, жиры, крахмал.

Со школьной программы известно, что началом химической реакции является попадание на растение солнечного или искусственного света. Хлорофиллом поглощаются не все световые волны, а лишь определенной длины. Наиболее быстро это происходит от красных до сине-фиолетовых.

Зеленый же растениями не поглощается, а отражается. Именно это видно глазам человека, следовательно, представители флоры вокруг нас имеют зеленый цвет.

Почему именно зеленый цвет?

Достаточно длительное время ученые бились над вопросом: почему зеленый спектр отражается? В итоге выяснилось, что природа просто не тратит силы зря, потому как этот мельчайшие частички света – фото этого цвета не обладают никакими выдающимися качествами, тогда как синие фотоны – источники полезной энергии, в красных содержится наибольшее количество. Как тут не вспомнить, что ничего в природе не делается просто так.

Откуда в растениях яркие краски?

Биологи с уверенностью говорят о том, что произошли растения от чего-то, похожего на водоросли, а хлорофилл появился под воздействием эволюционных процессов.

В природе же другие цвета изменяются под воздействием света. Когда его становится меньше, листья и стебли начинают отмирать. Хлорофилл, отвечающий за яркий зеленый цвет, распадается. На смену ему приходят другие пигменты, отвечающие за яркие краски. Красные и желтые листья свидетельствуют о том, что преобладающим стал каротин. За желтый цвет еще отвечает пигмент ксантозин. Если в растении невозможно найти зеленый цвет, в том «вина» антоцианов.

Труды ученых о фотосинтезе и хлорофилле

Как открыли фотосинтез?

Открытие процесса преобразования углекислого газа в кислород произошло случайно и было сделано английским химиком Джозефом Пристли. Ученый искал способ очистить «испорченный воздух» (так называли в то время углекислый газ). И в ходе экспериментов под стеклянный колпак, вместо мыши и свечи, было отправлено растение, которое, вопреки ожиданиям, выжило. Следующим шагом стало подсаживание к цветку в горшке мыши. И чудо произошло – животное не погибло от удушья. Так был сделан вывод о возможности преобразования углекислого газа в кислород.

Большое внимание и много времени роли хлорофила и процессу фотосинтеза посвятил русский естествоиспытатель Климент Аркадьевич Тимирязев. Его главные научные заслуги:

• доказательство распространения закона сохранения энергии на процесс фотосинтеза, что отрицалось западными исследователями;
• установления факта участия в фотосинтезе только поглощаемых растением световых лучей.

Работы К.А. Тимирязева заложили прочную основу для учения о превращении воды и углекислого газа в органические полезные вещества под воздействием света. Сейчас наука шагнула далеко вперед, некоторые исследования претерпели изменения (например, факт разложения световым лучом не углекислого газа, а воды), но можно с уверенностью говорить том, что именно им были изучены азы. Ознакомиться с трудом ученого позволит книга «Жизнь растения» – это увлекательные и познавательные факты о питании, росте, развитии и размножении зеленых растений.

Фотосинтез и хлорофил находятся в тесной связи, если говорить о том, почему растения именно зеленого цвета. Световой луч имеет несколько спектров, одни из которых поглощаются и участвуют в химическом процессе преобразования углекислого газа в кислород. Зеленый же отражается и отдает свой цвет листьям и стеблям – и это видно человеческому взору.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Существует журналистский штамп о том, что лес — легкие планеты Земля. А как же быть тогда с данными науки, которая говорит о том, что кислородная атмосфера возникла на нашей планете задолго до фотосинтеза?

На самом деле растения как суши, так и океанов в процессе фотосинтеза вырабатывают кислорода примерно столько, сколько затем потребляют сами в процессе дыхания.

Первоначально атмосфера Земли имела в целом восстановительный характер: метан + аммиак + вода + углекислый газ.

Земная кора тоже должна бы ла иметь восстановительный характер — ведь она находилась в равновесии с атмосферой.

А на сегодняшний момент мы имеем, что в атмосфере содержится 20% свободного кислорода, а большинство горных пород полностью окислены и система находится в состоянии равновесия (состав атмосферы существенно не меняется уже несколько сотен миллионов лет).

Для того, что бы окислить всю первичную атмосферу и литосферу нужно огромное количество свободного кислорода.

Балансы не сходятся

По общепринятой гипотезе считается, что за выделение кислорода ответственны живые организмы.

Но они на эту роль не подходят, так как несмотря на то, что растения выделяют значительное количество кислорода в единицу времени, но в целом биосфера достаточно стабильна — в ней происходит круговорот веществ. Выделение свободного кислорода может достигаться только за счет накопления неразложившихся остатков (в основном в виде угля). Иначе говоря:
H2O + CO2 = биомасса(С + O + H) + O2 + С + CH4.

Учитывая, что текущая биомасса мала по сравнению с массой даже свободного кислорода в атмосфере (ее приблизительно в сто раз меньше), получаем что для того чтобы образовался весь атмосферный и литосферный (для окисления первичной литосферы) кислород, нужно чтобы где-то в Земле хранились бы аналогичные по массе запасы угля и углеводородов — а это слой в несколько метров только для атмосферного кислорода, а для литосферного на порядки больше. Таких запасов не наблюдается (предполагаемые запасы угля и других углеводородов приблизительно соответствуют общей биомассе).
Итак — у нас явно не сходятся балансы.

На ярком Солнце

Заметим, что еще один источник кислорода — диссоциация молекул воды под действием солнечного излучения.

Как известно, скорость молекул в газе подчиняется распределению Максвелла. Согласно этому распределению всегда присутствует определенная доля молекул, скорость которых превышает вторую космическую. И такие молекулы могут беспрепятственно покидать Землю. Причем из атмосферы в первую очередь ускользают лёгкие газы — водород и гелий. Расчеты показывают, что время полного улетучивания водорода из земной атмосферы составляет всего несколько лет. Но все же водород присутствует в атмосфере. Почему? Для кислорода и прочих газов это время превышает время жизни Земли. млн. лет. В земной атмосфере водород и гелий постоянно обновляются за счёт поступления из земных недр и ряда атмосферных процессов. Водород, образующий «корону» вокруг Земли, является продуктом диссоциации молекул воды под действием ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца.

Расчеты показывают, что за время порядка десяти миллионов лет в атмосфере за счет фотодиссоциации возникает количество кислорода равное нынешнему значению.

Итак мы получаем:
1) Первоначально атмосфера, литосфера и вся мантия Земли носят восстановительный характер.
2) За счет фотодиссоциации вода (которая, кстати, поступила в результате вулканической активности из мантии) разлагается на кислород и водород. Последний покидает Землю.
3) Оставшийся кислород окисляет первичную литосферу и атмосферу до текущего состояния.
4) Почему кислород не накапливается, ведь он поступает в результате фотодиссоциации постоянно (текущее количество набегает за 10 миллионов лет, а возраст Земли — 4.5 миллиарда)? Он идет на окисление мантии. В результате движения континентов в зонах субдукции образуется из мантии новая кора. Породы этой коры окисляются под действием атмосферы и гидросферы. Затем эти окисленные породы из океанических плит в зонах субдукции попадают обратно в мантию.

Статисты мироздания

Ну а что же живые организмы, спросите вы? Они фактически выполняют роль статистов — не было свободного кислорода, жили без него — на примитивном одноклеточном уровне. Появился — приспособились и стали жить вместе с ним — но уже в виде продвинутых многоклеточных организмов.

Так что будут ли на Земле леса или нет – на содержание кислорода в атмосфере планеты это не повлияет. Другое дело, что лес очищает воздух от пыли, насыщает его фитонцидами, дает кров и пищу множеству зверей и птиц, доставляет людям эстетическое наслаждение… Но называть лес «зелеными легкими» — как минимум, безграмотно.

Есть такое заблуждение, которое вошло даже в учебники, леса – лёгкие планеты. Леса на самом деле производят кислород, а лёгкие потребляют. Так что это скорей «кислородная подушка». Так почему же данное утверждение является заблуждением? На самом деле кислород производят не только те растения, которые растут в лесу. Все растительные организмы, в том числе и обитатели водоёмов, и жители степей, пустынь постоянно производят кислород. Растения в отличие от животных, грибов и прочих живых организмов могут сами синтезировать органические вещества, используя для этого энергию света. Этот процесс называется фотосинтезом. В результате фотосинтеза выделяется кислород. Это побочный продукт фотосинтеза. Кислорода выделяется очень и очень много, собственно говоря, 99 % кислорода, который присутствует в атмосфере Земли растительного происхождения. И только 1 % поступает из мантии, нижележащего слоя Земли.

Конечно, деревья производят кислород, однако никто не задумывается о том, что они его ещё и тратят. И не только они, все остальные обитатели леса не могут быть без кислорода. Прежде всего, растения дышат сами, это происходит в темноте, когда фотосинтез не происходит. И нужно как-то утилизировать запасы органических веществ, которые они днём создали. То есть самим питаться. А для того, что бы питаться нужно, тратить кислород. Другое дело, что растения тратят кислород куда меньше, чем его производят. А это в десятки раз меньше. Однако не стоит забывать, что в лесу ещё существуют и животные, а также грибы, а также разнообразные бактерии, которые сами кислород не производят, но тем не менее им дышат. Значительное количество кислорода, которое лес произвёл в течении светлого времени суток будет использовано живыми организмами леса, для поддержки жизнедеятельности. Однако что-то останется. И это что-то около 60 % от того, что вырабатывает лес. Этот кислород поступает в атмосферу, но остаётся там не очень долго. Дальше лес сам изымает кислород опять-таки для своих нужд. А именно на разложение останков умерших организмов. В конечном итоге на утилизацию своих собственных отходов лес зачастую тратит в 1,5 раза больше кислорода, чем вырабатывает. Назвать его кислородной фабрикой планеты после этого нельзя. Правда, существуют лесные сообщества, которые работают по нулевому кислородному балансу. Это знаменитые тропические леса.

Тропический лес вообще уникальная экосистема, она весьма устойчивая, потому, что расход вещества равен производству. Но опять-таки излишка никакого не осталось. Так что даже тропические леса сложно назвать кислородными фабриками.

Так почему же тогда после города нам кажется, что в лесу чистый, свежий воздух, что там очень много кислорода? Всё дело в том, что выработка кислорода очень быстрый процесс, а вот расход – процесс очень медленный.

Так что же тогда является кислородными фабриками планеты? На самом деле это две экосистемы. Среди «сухопутных», являются торфяные болота. Как мы знаем в болоте процесс разложения отмершего вещества идёт очень и очень медленно, в результате чего мёртвые части растений проваливаются вниз, накапливаются, и образуются залежи торфа. Торф не разлагается, он спрессовывается и остаётся в виде огромного органического кирпича. То есть при торфообразовании много кислорода не тратиться. Таким образом болотная растительность кислород производит, а вот сама кислород употребляет очень мало. В результате именно болота дают именно ту прибавку, которая и остаётся в атмосфере. Однако настоящих, торфяных болот на суше не так-то много, и конечно им одним поддерживать кислородный баланс в атмосфере практически невозможно. И вот здесь помогает другая экосистема, которая называется мировой океан.

В мировом океане нет деревьев, травы в виде водорослей наблюдаются только возле побережья. Однако растительность в океане всё-таки существует. И основную её часть составляют микроскопические фотосинтезирующие водоросли, которые учёные называют фитопланктон. Эти водоросли настолько малы, что зачастую каждую из них невозможно увидеть простым глазом. Зато скопление их видны всех. Когда на море видны ярко-красные или ярко-зелёные пятна. Вот это и есть фитопланктон.

Каждая из этих маленький водорослей производит огромное количество кислорода. Потребляет сама очень мало. Из-за того, что они интенсивно делятся, количество производимого ими кислорода растёт. Одно фитопланктонное сообщество производит за день в 100 раз больше чем лес, занимающий такой объём. Но при этом тратят они очень мало кислорода. Потому, что когда водоросли умирают, они сразу проваливаются на дно, где их сразу же едят. После чего тех, кто их съел, едят другие, третьи организмы. И до дна доходят настолько мало останков, что они быстро разлагаются. Вот такого долгого, как в лесу, разложения, в океане просто нет. Там утилизация идёт очень быстро, в результате чего кислород фактически не тратится. И поэтому происходит «большая прибыль», и вот она и остаётся в атмосфере. Так что «лёгкими планеты» стоит считать вовсе не леса, а мировой океан. Именно он заботится о том, что бы нам было чем дышать.