Природне перетворення сонячної енергії у фотосинтез - 1-й курс викладання

Резюме

Фотосинтез: загальне визначення

Фотосинтез дозволяє рослинам створювати власні органічні речовини.

Фотосинтез

Фотосинтез - це сукупність хімічних реакцій, що дозволяють рослинам виробляти власні органічні речовини. Тоді ми говоримо, що вони автотрофні.

Фотосинтез вимагає:

сонячна енергія;
трохи води;
вуглекислий газ \ ce;
мінеральні солі.

Ці елементи дають змогу виробляти глюкозу, органічний матеріал, який живить рослину, і тепло.

Рівняння балансу фотосинтезу:

\ text \ ce + \ text \ ce + \ text \ ce> \ ce \ text< (glucose)>+ \ text \ ce + \ text

Принцип фотосинтезу

Фотосинтез дозволяє:

Вступ вуглецю в біосферу.
Перетворення сонячної енергії в хімічну в біосфері: насправді утворені таким чином органічні молекули являють собою форму хімічної енергії, яку клітини можуть використовувати за допомогою таких механізмів, як дихання.
Виробництво кисню, яке організми (тварини та рослини) використовують для дихальних явищ.
Виробництво рослинної біомаси, яка живить усі живі організми на Землі. Ці організми пов’язані між собою в трофічних стосунках, що складають харчові ланцюги.

Отже, фотосинтез необхідний усьому живому:

Він виробляє кисень, необхідний для їх дихання.
Він виробляє органічну речовину, яка циркулює в харчових ланцюгах.
Він поглинає цей продукт диханням усіх живих істот, обмежуючи тим самим посилення парникового ефекту.

Фотосинтез та харчовий ланцюг у біосфері

Роль сонячної енергії у фотосинтезі

Фотосинтез використовує лише частину сонячної енергії, яка потрапляє до рослин, частка поглинається, а частка відбивається або розсіюється.

Використання сонячної енергії у фотосинтезі

Фотосинтез використовує лише 1 % сонячної енергії, яку отримують рослини. Енергія, що доходить до листя, розподіляється наступним чином :

Фракція поглинається.
Частина відображається або розсіюється.

Лист хлорофілу поглинає випромінювання, відповідне блакитному (довжина хвилі близько 420-450 нм) і помаранчевий/червоний (близько 600-680 нм).

Частина цієї поглиненої потужності перетворюється в тепло і забезпечує явище випаровування.

Евапотранспірація

Евапотранспірація - кількість води, що випаровується з ґрунту або рослин. Овочева евапотранспірація відбувається в листі через крихітні отвори, що називаються продихами. Він бере участь у циркуляції соку.

Сонячна енергія, яка не поглинається, розсіюється через лист (випромінювання з довжиною хвилі близько 450–600 нм). Випромінювання, що «виходить» з листа, це те, що відповідає тому, що ми сприймаємо як зелене світло, саме тому лист виглядає зеленим.

Спектр сирого хлорофілу (пігментів, витягнутих із зеленого листа) показує поглинання рослинами певних випромінювань.

Поглинання світла рослинами

Експериментально ми можемо показати, що інтенсивність фотосинтезу розвивається подібно до поглинання світла, залежно від використовуваної довжини хвилі.

Інтенсивність фотосинтезу

Інтенсивність фотосинтезу є мірою ефективності фотосинтезу. Це може виражатися в кількості кисню або в кількості органічної речовини, що утворюється з часом.

Високе поглинання (наприклад, 420 нм) відповідає сильній інтенсивності фотосинтезу.
Низьке поглинання (наприклад, 520 нм) відповідає низькій інтенсивності фотосинтезу.

Поглинена світлова енергія визначає інтенсивність фотосинтезу.

Спектр та інтенсивність поглинання фотосинтезу

Якщо ми висвітлимо рослину випромінюванням зеленого світла довжиною хвилі 520 нм (не поглинається), фотосинтезу не буде, незалежно від інтенсивності освітлення.

Виділення енергії для живих істот

Органічні молекули, синтезовані фотосинтезом із використанням сонячної енергії, можуть :

використовуватися однією клітиною для отримання енергії за допомогою дихання
бути використаним для оновлення клітинних структур, росту цієї клітини
бути використаним іншими рослинними клітинами
служать джерелом їжі для споживчих організмів.

Нарешті можна встановити енергетичний баланс, локалізований на рівні листка:

Виробництво викопного палива шляхом фотосинтезу

Викопне паливо, що утворюється внаслідок накопичення мертвих організмів та минулого фотосинтезу, є джерелами енергії.

Вугілля, природний газ та нафта є джерелами викопного палива. Спалюючи їх, ми отримуємо енергію.

Паливо містить молекули вуглецю, подібні до тих, що містяться в живих істотах. Можна зробити висновок, що вони утворені з давніх живих істот. Ці живі істоти уникли розкладання після своєї смерті: ми говоримо про процес скам'янілість.

Утворення цих викопних видів палива здійснюється в кілька етапів:

Крок1: Сильний фотосинтез, який передбачає "ідеальні" умови освітлення, температури тощо.
2-й крок: Накопичення мертвих організмів (мікроводорості в океані; дерева в континентальному середовищі) у надзвичайно великих кількостях.
Крок3: Опускання земної кори під вагою накопиченої таким чином органічної речовини. Це явище називається осіданням.
Крок4: У глибині під впливом підвищення тиску та температури викопна біомаса перетворюється на паливо.

Утворення викопного палива за допомогою фотосинтезу

Отже, викопне паливо є результатом трансформації викопної біомаси. Ця біомаса була отримана завдяки фотосинтезу. Тому викопне паливо є формою сонячної енергії з минулого, перетвореною в хімічну енергію. Біомаса, яка колись утворювалася в результаті фотосинтезу, уникла розкладання.

Викопне паливо формується довго, їх склад дуже специфічний. Отже, вони є невідновлюваними вичерпними джерелами енергії в масштабах людського життя.

Вища школа
Спочатку
Наукова освіта
Курс: Природне перетворення сонячної енергії: фотосинтез

Дивіться також

Вікторина: Природне перетворення сонячної енергії: фотосинтез
Вправа на знання: Заповніть схему фотосинтезу
Вправа на документи: Вивчення фотосинтезу в організмі за допомогою документів
Вправа: Вивчіть спектр фотосинтетичного поглинання рослини
Вправа: Представте на схемі різні обміни енергією на рівні аркуша
Вправа: знати стадії процесу скам’яніння

09 73 28 96 71 (Ціна місцевого дзвінка)

Потрібна інформація ?

Потрібна додаткова інформація про підписку чи вміст? Наші педагогічні консультанти готові допомогти вам і відповісти на ваші запитання електронною поштою або телефоном, з понеділка по п’ятницю з 9:00 до 18:30.

4.5231/5 на основі 14651 відгуків

Альфа слідкує за вами скрізь

Знайдіть Alfa в додатку, на сайті, у вашій поштовій скриньці або в соціальних мережах. Він супроводжує вас протягом вашої шкільної кар’єри, щоб допомогти вам прогресувати, мотивувати вас і відповісти на ваші запитання.