Растения в природе и жизни человека. Значение растений в природе

Все живые организмы на планете делятся на клеточные и неклеточные, к последним относятся только вирусы. Первые же подразделяются на эукариоты (те, в клетках которых есть ядро) и прокариоты (ядра нет, ДНК не имеет дополнительной защиты). К последним относятся бактерии. А эукариоты делятся на всем известные царства: животные, грибы, растения. Значение растений в природе очень важное. Отрасль, которая изучает данные организмы, называется ботаника. Это раздел такой науки, как биология. Значение растений в нашей жизни мы и рассмотрим в данной статье.

Чем они отличаются от других организмов?

Для начала рассмотрим, чем же отличается царство природы Растения от всех остальных. Прежде всего следует заметить то, что они являются автотрофами, то есть сами вырабатывают для себя органические вещества. Клетки растений также имеют некоторые различия с животными клетками. В первую очередь следует отметить, что они имеют твердую клеточную стенку, состоящую из целлюлозы. У животных же клеток над находится мягкий гликокаликс, состоящий из углеводов. В связи с тем, что через твердую клеточную стенку из клетки не могут выводиться многие ненужные вещества, там находятся вакуоли, где те и скапливаются. У молодых клеток данных органоидов больше, и они маленькие. Спустя некоторое время они сливаются в одну большую центральную вакуоль. Также они имеют специальные органоиды для синтеза необходимых органических веществ - это хлоропласты. Кроме того, есть еще две разновидности пластидов - хромопласты и лейкопласты. Первые содержат специальные пигменты, которые могут, например, привлекать насекомых-опылителей на цветы. В лейкопластах же запасаются некоторые питательные вещества, в первую очередь это крахмал.

Значение растений в природе

Самая главная функция данных организмов связана с их автотрофией. Роль растений в природе невозможно переоценить, так как они дают нам то, без чего мы просто не могли бы существовать. Не зря их называют легкими нашей планеты. Роль растений в природе связана с процессом фотосинтеза, благодаря которому данные организмы получают для себя питательные вещества. Данный процесс лежит в основе всей жизни на Земле. Также значение растений в природе заключается в том, что они являются основным источником органических веществ для животных, организм которых сам не может их вырабатывать, и главным звеном в пищевой цепи. Так, травоядные животные питаются данными организмами, плотоядные животные съедают травоядных и т. д.

Что такое фотосинтез?

Это процесс химической реакции, в ходе которой из неорганических веществ образуются органические. Для ее осуществления растению требуется вода и углекислый газ, а также солнечная энергия. В результате данный организм получает глюкозу, которая и необходима ему для жизни, а также кислород в качестве побочного продукта, который выделяется наружу. Именно благодаря растениям мы и можем жить на нашей планете, так как, если бы не было их, не было бы и достаточного количества кислорода для существования животных.

В те доисторические времена, когда жизнь на планете только начинала зарождаться, уровень содержания кислорода в атмосфере едва достигал показателя в один-два процента. Сейчас же, благодаря работе растений на протяжении миллиардов лет, воздух на двадцать один процент состоит из жизненно необходимого для животных газа. Именно жизнь растений в природе позволила возникнуть всем остальным царствам организмов (кроме вирусов и бактерий, которые произошли гораздо раньше).

Где происходит процесс фотосинтеза?

Раз мы уже знаем, что в нем заключается значение растений в природе, то рассмотрим его подробнее.

Данный процесс происходит в листьях, а именно в зеленой их части. В нем участвует пигмент хлорофилл, который и придает растениям такую окраску, а также ферменты - природные катализаторы, которые позволяют провести химическую реакцию намного быстрее и без использования высоких температур. За фотосинтез отвечают органоиды хлоропласты, которые находятся в клетках листьев и меньше - стеблей.

Строение хлоропласта

Данный органоид относится к тем, которые имеют одну мембрану. Хлоропласты обладают собственными рибосомами, которые необходимы для синтеза белков. Кроме того, в матриксе данного органоида плавают кольцевые молекулы ДНК, на которых записана информация об этих белках. Также здесь может находиться крахмал и липиды. Главными же составляющими хлоропласта можно назвать грины, которые состоят из тилакоидов, сложенных в стопку. Именно в тилакоидах и сосредоточен процесс фотосинтеза. Там содержится хлорофилл и все необходимые ферменты.

Химическая реакция фотосинтеза

Ее можно записать таким уравнением: 6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2. То есть, если растение получит по шесть моль углекислого газа и воды, оно сможет выработать один моль глюкозы и шесть моль кислорода, который выделится в атмосферу.

Разнообразие растений в природе

Все растения можно разделить на одноклеточные и многоклеточные. К первым относятся водоросли, такие как хламидомонада, эвглена и другие. Многоклеточные, в свою очередь, подразделяются на высшие и низшие. К последним относятся водоросли. Это связано с тем, что они не имеют органов, их тело представлено сплошным талломом, клетки которого недифференцированы. Водоросли можно разделить на красные и бурые. Они могут использоваться в промышленности, употребляться в пищу как животными, так и людьми.

Обладают большим разнообразием видов. Прежде всего можно выделить две большие группы - споровые и семенные. К первым относятся и мхи. Жизненный цикл всех их состоит их двух разных поколений: спорофита и гаметофита. Семенные растения делятся на голосеменные (к ним относятся хвойные, гинкговые и саговниковые) и покрытосеменные, или цветковые.

Среди последних также можно выделить две группы: однодольные и двудольные. Они отличаются количеством семядоль (как понятно из названия, их может быть две или одна). Они имеют некоторые различия в строении, по внешнему виду часто можно определить, к какому классу относится то или иное растение. У однодольных а у двудольных - стержневая. Первые обладают параллельным или дуговым а вторые - сетчатым либо перистым. К первым относятся такие семейства, как Злаковые, Орхидные, Лилейные, Амариллисовые (с подсемейством Луковые) и т. д. Среди двудольных можно выделить такие Розоцветные, Крестоцветные (Капустные), Магнолиевые, Ореховые, Буковые и многие другие. Все покрытосеменные обладают способностью цвести, поэтому, кроме своих основных функций, данные растения выполняют еще и эстетическую.

Вывод

Прочитав данную статью, можно сделать вывод, что растения играют огромную роль в природе, без них невозможно существование жизни на Земле и нас с вами.

Поэтому очень важно бороться за сохранение полноценных лесов, которые очищают наш воздух и дарят нам необходимый для существования кислород. Кроме того, растения являются основой кормовой базой животных, и если они исчезнут, то данной группе организмов будет просто неоткуда взять органические вещества.

Важное значение растений в природе и жизни человека определяется тем, что они образуют органическое вещество . Это возможно за счет того, что в растениях есть пигмент хлорофилл, способный «усваивать» энергию солнечного света.

Конечно, все остальные живые организмы могут синтезировать органические вещества. Но для этого им нужно сначала получить готовые органические вещества в качестве пищи. Далее в организме эта чужеродная органика расщепляется до более простых органических соединений, из которых синтезируются органические вещества, нужные и характерные для данного организма.

Особенность растений в том, что им не требуется поглощать готовые органические вещества. Исходную органику они синтезируют сами, осуществляя процесс фотосинтеза . В результате этого процесса из неорганических веществ (воды и углекислого газа) под действием энергии света образуется органическое вещество (глюкоза). Далее уже из глюкозы синтезируются другие органические вещества. У растений фотосинтез протекает в хлоропластах, которые содержат пигмент хлорофилл.

Синтезируя органические вещества, растения живут, растут и развиваются за их счет. Но не только. Они также накапливают их. Всем этим определяется значение растений как для природы, так и для человека: растения служат пищей для других организмов . Хотя многие животные едят не растения, а других животных, но изначально пищей все-равно являются растения. Травоядное животное ест растения, а хищник ест травоядное. Но не будь растений, травоядное не смогло бы вырасти и послужить пищей хищнику.

В процессе фотосинтеза растения выделяют кислород . В этом заключается еще одно очень важное их значение, ведь почти все ныне существующие живые организмы дышат кислородом, в том числе и сами растения. Однако растения кислорода выделяют больше, чем поглощают для своего дыхания.

Когда-то на Земле атмосфера была бедна кислородом. Это тормозило процесс эволюции, так как дыхание у организмов в те времена было преимущественно бескислородным, а такое дыхание менее эффективно. Когда появился процесс фотосинтеза, то произошло обогащение атмосферы кислородом. Как следствие, организмы смогли в процессе дальнейшей эволюции перейти на кислородный способ дыхания.

В процессе дыхания происходит распад органических веществ до неорганических. Этот распад осуществляется под действием кислорода, который обладает достаточно сильными окислительными свойствами. При этом выделяется энергия, которая тратится на жизненные процессы. Однако кроме энергии образуются продукты окисления - соединения, на которые распадаются исходные органические вещества. Одним из продуктов дыхания является углекислый газ. Он должен выводиться из организма. Таким образом в процессе дыхания поглощается кислород, а выделяется в атмосферу углекислый газ.

Но, как уже выше было сказано, растения поглощают из атмосферы углекислый газ для процесса фотосинтеза. Это значит, что они не только обогащают атмосферу кислородом, но и очищают атмосферу от избытков углекислого газа , который в ней постепенно накапливается из-за дыхания.

На этом жизнеопределяющее значение растений на Земле не исчерпывается. Образуя различные растительные сообщества (степи, луга, леса, тундры, саванны и др.) они создают места обитания для животных и других организмов . Так, например, животные не только питаются в растительных сообществах, но и прячутся здесь, размножаются. Растения создают определенные условия и микроклимат для них.

Для человека растения имеют значение не только как пища и корм для скота . Остатки древних растений в виде каменного угля и торфа используются человеком в качестве источника энергии для обогрева помещений и в производстве.

В городах в воздух выбрасывается большое количество углекислого газа, различных вредных веществ. Это происходит из-за большого количества транспорта и различных производств. Поэтому становится важно значение растений как защитников от загрязнений . Различные зеленые насаждения в городах не только выделяют кислород и поглощают углекислый газ. Они также задерживают пыль и вредные вещества, увлажняют воздух, снижают уровень шума.

В связи с важным значением растений в природе и жизни человека существует проблема их охраны. Нельзя бездумно сводить леса, нарушать растительные сообщества. Наоборот, человек должен охранять и сажать растения.

Зеленым обитателям суши и воды мы обязаны многим. И прежде всего - жизнью. "От зеленого листа берут начало все проявления жизни на Земле" - эти слова принадлежат замечательному ученому-физиологу К. А. Тимирязеву, который первым убедительно доказал космическую роль растительного покрова. Ведь именно растения создали необходимые предпосылки для появления и существования животных, в том числе и человека.

Образно говоря, они представляют собой планетарный реактор фотосинтеза, с появлением которого преобразился весь облик планеты. Зеленые растения, способные к фотосинтезу, используя колоссальные массы углекислоты, накопившейся в атмосфере, образовали первичную органическую материю. Атмосфера стала аэробной. Возник озоновый экран, который является щитом от губительной солнечной радиации. Стала возможной жизнь на суше. Гигантская "зеленая фабрика" при помощи крохотного хлорофиллового зернышка переводит энергию Солнца в жизненную энергию растения - его листьев, стеблей, корней, клубней, плодов, семян. Таким образом растения создают условия для жизни животного мира, одновременно являются для него источником пищи и средой обитания. Вот почему зеленые растения сравнивают с мифическим Прометеем, который похитил у богов огонь и подарил его людям.

Являясь важным компонентом биосферы, растения обеспечивают нормальный биологический круговорот веществ, играют заметную роль в поддержании экологического равновесия, оказывают влияние на формирование климата, почвообразование. Они фильтруют воздух, поглощают часть вредных веществ, выделяют фитонциды, убивающие болезнетворные микроорганизмы (вспомните, как легко, свободно, приятно дышится в сосновом бору, березовой роще!). Уже сам по себе зеленый цвет листвы благотворно действует на человека. Он меньше, чем другие цвета спектра, утомляет глаза, способствует лучшему кровообращению, снижает артериальное давление. Успокаивают, снимают возбуждение лесные, луговые запахи, звуковые колебания от шелеста листьев деревьев и трав. Пребывание в лесу способствует восстановлению физических и эмоциональных сил. Именно ради этого отправляются многие миллионы людей на лоно природы.

Роль растений в жизни человека не поддается оценке. Среди ученых существует мнение, что человек смог подняться на современный уровень только потому, что его окружал растительный мир: овладевая его тайнами и познавая его свойства, человек одновременно совершенствовал свой разум и тело. Считая флору своим родным домом, питаясь плодами земли, люди глубже узнавали свойства растений, научились выделять среди них друзей и недругов. Растения давали человеку почти все для существования - пищу, одежду, материалы для построек, топливо, посуду, мебель, лекарства, красители и массу других полезных веществ. И сегодня, не смотря на бурное развитие научно-технического прогресса, роль и значение растений в жизни общества не уменьшаются, а, наоборот, увеличиваются, становясь все более разнообразными и заметными. Они являются для нас важным источником материальных благ, здоровья, эстетического наслаждения, вдохновения. И в дальнейшем с ростом интенсификации человеческой деятельности, которая в свою очередь накладывает определенный отпечаток на мир растений, роль в биосфере растительного мира в целом и отдельных его видов также не уменьшится.

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 (рис. 16.1), служат источником ценных продуктов питания (зерна, овощей, плодов и т. д.), сырья для промышленности и строительства.

Рис. 16.1. Структура первичных связей между растениями

и животными (Balogh, 1958).

Формирование газового состава атмосферного воздуха, как известно, также находится в прямой зависимости от растений. Зеленые растения в процессе фотосинтеза выделяют около 5×10 11 т свободного кислорода в год. 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 растительности 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 (рис. 16.2).

Рис. 16.2. Центры происхождения культурных растений

(по Н. М. Черновой и др., 1995)

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.

На протяжении многих веков человек добывает из растений многообразные лекарственные вещества, которые так необходимы в медицинской и ветеринарной практике. На современном мировом рынке находятся в обращении продукты свыше 1000 видов лекарственных растений. Среди них препараты из корня жизни - женьшеня, элеутерококка, ландыша майского, горицвета весеннего (рис. 16.3).

Рис. 16.3. Лекарственные растения (по В. К. Терлецкому, 1991):

1 - арника горная; 2 - калина обыкновенная; 3 - лимонник китайский; 4 - женьшень настоящий

Так, около 80% людей в развивающихся странах, заботясь о своем здоровье, полагаются преимущественно на дикие лекарственные травы и другие растения. Около половины предписанных и непредписанных лекарств, потребляемых в мире, содержат натуральные ингридиенты, получаемые из диких организмов. Четвертую часть этих ингридиентов получают из растений, встречающихся только в тропических лесах. Растения являются важнейшим пищевым ресурсом для человека, многие из них используются в разнообразных технологических процессах (пивоварение, хлебопечение, очистка сточных вод и т. д.). Растения служат основной кормовой базой для домашних и многих диких животных. Они участвуют в образовании полезных ископаемых, защищают от разрушения потоками воды и ветром поверхность Земли, от засыпания песками плодородной земли.

Заслуживает внимания индикаторная роль растений. Наблюдая за растениями, человек еще в глубокой древности усваивал ориентиры в пространстве и времени - растения верно служили ему вместо компаса. Некоторые растения довольно точно показывали человеку время суток. Другие растения выполняли функцию барометра и гигрометра, являлись индикаторами пресных и соленых вод. В настоящее время растения-индикаторы используют в своих исследованиях и практической деятельности геологи, гидрологи, землеустроители, почвоведы, климатологи, лесоводы, археологи и др. Например, с помощью растений удается обнаружить кимберлитовые трубки, скрывающие алмазы. Растения могут служить индикаторами плодородия почв. Ю. М. Колумелла был глубоким знатоком агрономической науки древнеримского государства. Он писал: «Рачительному хозяину подобает по листве деревьев, по травам или уже поспевшим плодам иметь возможность здраво судить о свойствах почвы и знать, что может на ней расти хорошо». Подобной точки зрения придерживался и его современник Плиний: «Бузина, ежевика, полевой лук, клевер, дикая яблоня и груша являются признаками хлебной почвы». Растения резко реагируют на изменения внешних условий. В зависимости от характера почвенного покрова наибольшее распространение получают те или иные растения.

Отрицательное воздействие выхлопных газов автомобилей проявляется на некоторых растениях настолько отчетливо, что их с успехом можно использовать для обнаружения опасной для людей концентрации этих газов. Особенно это важно в местах скопления выхлопных газов, например в туннелях, на автострадах с интенсивным движением. Засыхание концов листьев, изменение окраски, появление белых пятен на растениях указывает на присутствие в окружающей среде опаснейших загрязнителей.

Растения разными способами осуществляют детоксикацию вредных веществ. Некоторые из вредных веществ связываются цитоплазмой растительных клеток и становятся не активными, другие подвергаются превращениям в растениях до нетоксических продуктов и участвуют в обмене веществ.

Для борьбы с вредными микроорганизмами растения выработали ряд веществ, способных подавлять их деятельность. К ним относятся антибиотики (пенициллин, стрептомицин, тетрациклин и др.) и фитонциды. Сильными бактерицидными свойствами обладают лук и чеснок. В связи с этим они с давних пор применяются в качестве лечебных средств. Одно растение можжевельника выделяет за сутки 30 г летучих веществ, а один гектар - такое количество фитонцидов, которое достаточно для очистки от микробов всех улиц большого города. Растительность для человека это и источник эстетического наслаждения, оказывающая на него психологическое воздействие. Многие растения стали объектами тщательных исследований биоников с целью использования имеющихся принципов и механизмов в технике и т. д.

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.).

Здесь уместно привести еще один аргумент в пользу нежелательности истребления хотя бы одного-единственного вида растений, каким бы ненужным или даже вредным данный вид ни казался сегодня. Должен учитываться принцип потенциальной полезности. Мы не в состоянии предвидеть, какое значение для человека может иметь тот или иной вид в будущем. Виды, считавшиеся совершенно бесполезными или вредными, нередко затем приобретали огромную важность. Так, оказавшиеся вредными плесневые грибы дали человечеству антибиотики, а многочисленные бактерии, также казавшиеся бесполезными, работают на человечество, включенные в технологию добычи ряда видов полезных ископаемых и т. д. Генофонд ныне существующих организмов - это бесценный эволюционный дар, от правильного использования которого во многом зависит направление научно-технического прогресса в самых различных областях деятельности человека.

Невозможно представить себе окружающий мир без растений - наших верных и молчаливых зеленых друзей. И если найдется человек, утверждающий, что он может обойтись без растений, то пусть вспомнит, что каждый глоток воздуха, каждая крошка пищи подарены нам растениями. Но кроме этого они помогают нам почувствовать радость общения с природой, ее очарование и красоту. Ухаживая за безмолвными и прекрасными растениями человек сам становится чище и добрее.

Какова роль растений в природе и жизни человека?

Зеленые растения создают на Земле условия для существования всех живых организмов . Они выделяют кислород, который необходим для дыхания, служат основным источником пищи для всех животных. Даже самый кровожадный хищник зависит от растений, которыми питаются его жертвы.

Покрывая Землю зеленым ковром, растения защищают и сохраняют ее. Заросли растений создают свой климат, более мягкий и более влажный, потому что листва противостоит иссушающему действию солнечных лучей. Корни растений скрепляют и удерживают почву. Там, где сохранился лес, поверхность Земли не обезображена оврагами.

Неоценимо значение растений и для человека . Из растений получают пищу и лекарства, топливо и волокно. Они дают материал для строительства домов и производства бумаги, для изготовления мебели и музыкальных инструментов.