Как растения влияют на биосферу

Обновлено: 07.07.2024

.Что такое ботаника? Ботаника – это раздел биологии, который изучает растения. Это определение ботаники мы все знаем ещё со школьной скамьи, но мало кто знает, что и ботаника делится на несколько разделов. Причём все эти разделы изучают только строго определённые растения или их свойства. Итак, что же такое ботаника и как она зародилась?

Содержание

1.Что такое ботаника?
2. Роль растений в биосфере.
3.Роль растений в жизни человека.
4. Растения и их разнообразие.
5. Влияние человека на босферу.

Вложенные файлы: 1 файл

Ботаника.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Роль растений в биосфере и в жизни человека.

Выполнила: студентка 1курса,

направления экологии и природопользования

1.Что такое ботаника?

2. Роль растений в биосфере.

3.Роль растений в жизни человека.

4. Растения и их разнообразие.

5. Влияние человека на босферу.

1.Что такое ботаника? Ботаника – это раздел биологии, который изучает растения. Это определение ботаники мы все знаем ещё со школьной скамьи, но мало кто знает, что и ботаника делится на несколько разделов. Причём все эти разделы изучают только строго определённые растения или их свойства. Итак, что же такое ботаника и как она зародилась?

В России же ботаника сначала была всего лишь наукой, которая изучала только лекарственные растения, причём, больший акцент делался на полезные свойства этих растений, а не на их форму, строение цветка или способы размножения. Огромный вклад в ботанику как в науку внёс шведский учёный Карл Линней. Именно он внёс в изучение растительного мира деление на классы, отряды, роды и виды. Именно он описал десять тысяч растений со всеми подробнейшими характеристиками. Именно этот учёный собрал самый большой в мире гербарий.

Современная ботаника – это не просто наука, которая изучает царство растений. Сюда входят многие разделы, каждый из которых играет немаловажную роль в изучении растений. Так, например, в современной ботанике есть и анатомия растений, которая изучает внутреннее строение растительных тканей, и фитопатология, которая занимается изучением болезней растительного мира, и эмбриология растений, наука, которая очень пристально изучает пути зарождения растительного организма, и лесоводство, и палеоботаника, которая занимается изучением ископаемых растений…

Есть в ботанике и ещё один термин, без которого эта наука просто не смогла бы существовать. Это Биноминальная номенклатура. Каждое растение согласно этой номенклатуре должно называться по имени рода и по имени вида, к которому оно относится. Rosa canina Linnaeus – это название шиповника согласно биноминальной номенклатуре. Первое слово – это название рода, второе – имя вида. Иногда после названия растения в биноминальной номенклатуре помещают ссылку на ту работу, в которой то или иное растение было описано впервые.

Однако есть в этой науке и деление по объектам исследования. Так, например, микология изучает только грибы и всё, что с ними связано, альгология – это целая наука о водорослях, а лихенология – это раздел ботаники, который изучает лишайники.

2. Роль растений в биосфере. Значение растений в биосфере огромно. Они являются продуцентами — создателями органической биомассы на Земле, основным источником кислорода; значительно влияют на климат. Зеленый покров Земли обеспечивает жизнь современного человека, является источником пищевых продуктов и многих лекарственных веществ, широко используемых в медицине.

Роль растений в природе обусловлена их способностью создавать органические вещества в процессе фотосинтеза, т.е. предоставлять базу для гетеротрофных организмов, в том числе и человека. Осуществляя первичную биологическую продукцию биомассы, растения являются основой жизни на планете, так как благодаря фотосинтезу энергия солнечной радиации превращается в энергию химических связей, которая, в свою очередь, необходима всем гетеротрофам. Доставляя пищу животным, растения обеспечивают их кислородом, необходимым для дыхания. Кислород начал накапливаться в газовой оболочке планеты лишь с появлением фотосинтезирующих растений. Следовательно, практически весь кислород атмосферы Земли можно рассматривать как следствие фотосинтеза. Накопление кислорода в атмосфере имело важные последствия. Сформировалось кислородное дыхание — наиболее совершенная форма получения свободной энергии.

Наряду с этим растительность оказывает существенное влияние на климат , сохраняя и повышая плодородие почвы, препятствуя эрозии почв. Благодаря разнообразию растений формируются различные экологические системы. Следовательно , растительные организмы являются важнейшим звеном в цепи процессов, происходящих в биосфере.

3.Роль растений в жизни человека.

В жизни человека растения имеют очень большое значение. Издревле человек употреблял самые разнообразные растения для различных целей. В практике все растения разделяют на группы по их применению: пищевые, технические, лекарственные и т.д. Продукты питания растительного происхождения обеспечивают организм человека белками, жирами, углеводами и витаминами. Растения вырабатывают вещества, способные усиливать физиологические процессы, — фитогормоны. Клетки растений продуцируют также фитонциды — вещества, способные угнетать рост микроорганизмов или убивать их. 240

Лекарственные растения применяли для лечения болезней с глубокой древности. В нашей стране насчитывается 17 ООО—20 ООО видов лекарственных растений. Однако в настоящее время используют всего 300 растений.

4.Растения и их разнообразие. Растения — особая форма живых существ, происходящая от древних примитивных форм жизни и поэтому обладающая рядом общих черт, свойственных всему живому (обмен веществ, раздражимость, рост, размножение и пр.). При всем разнообразии растений им свойственны общие черты:

Клетки растений содержат фотосинтезирующий пигмент — хлорофилл. Благодаря фотосинтезу по типу питания растения относятся к автотрофам. Растения усваивают углерод, азот и другие зольные элементы питания в виде неорганических соединений. Животные получают эти элементы в составе органической пищи. Гетеротрофные хищные растения и растения-паразиты имеют вторичное происхождение. В клетках растений запасается крахмал — основное питательное вещество.

Клетки растений окружены толстой целлюлозной клеточной стенкой и могут воспринимать необходимые им вещества из окружающей среды только в растворенном состоянии. Это привело к выработке механизмов всасывания необходимых веществ в растворенном виде. Поэтому растения питаются осмотически. Вследствие низкого содержания веществ, необходимых для питания, эволюция шла в основном в направлении увеличения поверхности соприкосновения тела растения с окружающей средой.

Для большинства растений типично прикрепление к субстрату, но низкие концентрации веществ вызывают необходимость постоянной смены точек всасывания. Этим можно частично объяснить наличие постоянного роста в течение жизни, что нетипично для животных. Фиксация в субстрате сопровождается ограничением подвижности растений в сравнении с животными. Движения растений связаны с перемещением их частей тела: ростовые движения корней и стеблей, движение листьев, лепестков цветов в зависимости от времени суток и освещенности и др.

У растений при половом размножении происходит закономерное чередование гаплоидной (гаметофит) и диплоидной (спорофит) фаз развития.

Растения осваивают новые места обитания спорами и семенами, находящимися в состоянии покоя. Животные расселяются в активной фазе онтогенеза (личинки, взрослые формы).

Перечисленные выше отличительные черты растений от животных не имеют абсолютного характера. Черты животной организации часто встречаются у низших растений, т.е. организмов, соответствующих ранним этапам эволюционного развития. Среди таковых нередки миксотрофные формы (например, эвглена зеленая) — организмы, способные питаться и как автотрофы, и как гетеротрофы. Этот факт доказывает, что у животных и растений были общие предки, которые послужили общим основанием для эволюционного развития и дивергенции растений и животных. Более высоко организованные растения достаточно четко отличаются от животных.

Растения условно делят на низшие и высшие. К низшим относят растения, вегетативное тело которых не имеет расчленения на органы. Такое тело называют талломом или слоевищем. Оно может иметь разнообразную форму, но не содержит стебля, несущего листья. Для этих растений характерно отсутствие дифференцировки тканей. Половые органы, как правило, имеют одноклеточное строение. К низшим растениям относят красные водоросли (багрянки), настоящие водоросли и лишайники.

Высшие растения приспособились к обитанию в наземной среде и характеризуются рядом признаков более высокой организации. Тело дифференцировано на органы и ткани. Половые органы всегда многоклеточные, из зиготы, как правило, развивается многоклеточный зародыш.

Для всех высших растений характерно чередование в жизненном цикле полового и бесполого размножения и связанное с этим чередование поколений. Гаплоидный растительный организм, образующий гаметы, называется гаметофитом. Он представляет половое поколение. Гаметы формируются в половых органах: сперматозоиды — в антеридиях, яйцеклетки — в архегониях. Если на гаметофите развиваются и архегонии, и антеридии, то его называют обоеполым; если только антеридии, то мужским, если архегонии, то женским. После полового процесса образуется зигота, а из нее — диплоидный спорофит.

Спорофит представляет собой бесполое поколение. В его органах бесполого размножения — спорангиях — после мейотиче- ского деления формируются гаплоидные споры. Из споры развивается гаметофит. В эволюции высших растений характерны тенденция к усложнению и совершенствованию спорофита, более приспособленного к обитанию в наземных условиях, и одновременная редукция гаметофита. Так, у мхов спорофит — коробочка со спорами — является частью одного растения, телом которого является гаметофит. У остальных высших растений преобладает спорофит. У семенных растений женский гаметофит представлен клетками зародышевого мешка.

Высшие растения произошли от морских водорослей. Выход на сушу произошел, вероятно, в кембрийском периоде палеозойской эры (см.разд. 13.6.3).

К высшим растениям относят отделы: Моховидные, Папоротникообразные, Голосеменные, Покрытосеменные. Мхи, плауны, хвощи, папоротники расселяются при помощи спор (их называют споровыми); голосеменные и покрытосеменные распространяются при помощи семян (их называют семенными растениями) . 242

Высшие растения, насчитывающие в настоящее время свыше 300 тыс. видов, занимают господствующее положение на Земле. Они распространены от арктических областей до экватора, образуя леса, луга, болота, населяя водоемы.

5.Влияние человека на биосферу.

Хозяйственная деятельность человека неоднократно приводила к ухудшению природных условий, порождала локальные экологические кризисы. Человек, овладев огнем, применял его для уничтожения растительности, как в земледельческих, так и в охотничьих целях. При этом хищнически уничтожались флора и фауна на значительных территориях, что приводило к образованию пустынь. В совокупности рассмотренные процессы приводили к исчезновению древних цивилизаций, например, в Индии (3..2 тысячелетия до н.э.), Майя в Центральной Америке и др.

История свидетельствует, что научно-технический прогресс (НТП) увеличивает возможности воздействия на окружающую среду, создавая предпосылки для возникновения крупных экологических кризисов. С другой стороны, этот же прогресс расширяет возможности предупреждения таких кризисов.

Наиболее отчетливо эти противоположные тенденции проявились во второй половине XX века. Так, например, растительный покров большей части поверхности континентов носит вторичный характер, т.е. заменён нужными человеку растениями. Это обстоятельство привело к нарушению процесса почвообразования, изменению физико-химических свойств почв и их эрозии. В возрастающих масштабах человеком загрязняются атмосфера и воды континентов и океанов.

Понимая экологический кризис как непоправимое за короткий срок ухудшение природной среды, нельзя говорить о глобальном кризисе в настоящее время. Сейчас существует множество локальных кризисов, которые не всегда разрешимы и, накапливаясь, могут принять глобальные масштабы.

Экологический ущерб биосфере не всегда может быть возмещён, например, уничтожение генофонда современных организмов.

Демографические процессы, сопровождающиеся ростом народонаселения, способствуют ускорению проявления как локальных, так и глобальных экологических кризисов, т. к. соответственно увеличиваются масштабы промышленного и сельскохозяйственного производств, исчерпание минеральных ресурсов и количество отходов.

Особо следует отметить влияние человека на климат городов, регионов и планеты в целом за счет загрязнения атмосферы. Атмосфера Земли как компонент биосферы является трансформатором локальных воздействий человека на окружающую среду в глобальные изменения природных условий. Так, современные города, благодаря растущей урбанизации, можно рассматривать как „острова тепла“ и источники выделения газов, паров и аэрозолей. Это обстоятельство вызывает образование туманов, приводящих к смогам, сопровождающимися увеличением концентрации в атмосфере опасных для биосферы веществ.

Постоянный рост количества сжигаемого в энергетических целях топлива органического происхождения способствует повышению температуры у поверхности Земли, что обусловливает изменение климата как в региональном, так и в планетарном масштабах. При этом нарушается естественный ход эволюции биогеоценозов и биосферы в целом.

Ботаника изучает жизнь растений, их строение, жизнедеятельность, условия обитания, происхождение и эволюционное развитие.

Ботаника – это наука о растениях.

Ее задача – всестороннее познание растений: их строения, жизненных функций, распространения, происхождения, эволюции.

Глобальная проблема современности – производство пищи. Быстрый рост населения земного шара выдвигает задачу максимальной интенсификации сельскохозяйственного производства: повышения урожайности возделываемых культур и продуктивности животноводства.

Разделы ботаники

Морфология растений - изучает внешнее строение растений, исследует закономерности и обусловленность внешней формы растений.

Анатомия растений - исследует особенности закономерностей внутреннего строения растений.

Цитология растений - изучает строение клеток растений.

Гистохимия растений - с помощью микрохимических реакций выявляет и исследует вещества, находящиеся в растительной клетке.

Эмбриология растений - раздел ботаники, исследующий закономерности зарождения организма в первые этапы его развития.

Физиология растений - изучает жизнедеятельность растений: обмен веществ, рост, развитие и т.п.

Биохимия растений - исследует процессы химических превращений как химических соединений, входящих в состав самого организма, так и веществ, поступающих в него из окружающей среды.

Экология растений - изучает взаимоотношения растений и среды.

География растений - выявляет закономерности распределения растений в пространстве.

Геоботаника - изучает растительный покров Земли.

В качестве прикладных ботанических дисциплин выступают фармакогнозия, объектом исследования которой являются лекарственные растения, фитопатология, изучающая заболевания растений, агробиология, изучающая культурные растения и пр.

Значение растений в биосфере

Растения являются первоисточником существования, процветания и развития жизни на Земле и в первую очередь благодаря их свойству осуществлять фотосинтез. В процессе фотосинтеза зеленые растения из углекислого газа и воды создают органические вещества (более 177 млрд. т в год), служат источником ценных продуктов питания (зерна, плодов, овощей и т.д.), сырья для промышленности и строительства.

В прямой зависимости от растений находится формирование газового состава атмосферного воздуха. В процессе фотосинтеза зеленые растения выделяют около 5·10 11 т свободного кислорода в год. 1 га 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.

Растения участвуют в образовании гумуса, который обеспечивает высокое плодородие почвы. Растения добывают из почвы или водной среды элементы, которые входят в состав молекул органических веществ (C, H, O, N, P, S, Fe, Co, mg, Cu), и передают их животным. Животные после отмирания передают минеральные вещества обратно в почву, откуда они вновь всасываются растениями. Растения в процессе вымывания как бы изымают минеральные вещества и постоянно поддерживают 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. Человек добывает из растений многообразные лекарственные вещества. Растения являются важнейшим пищевым ресурсом, многие из них используются в разнообразных технологических процессах (пивоварение, хлебопечение, очистка сточных вод и т.д.). Наблюдая за растениями, человек еще с глубокой древности усваивал ориентиры в пространстве и времени – растения, верно служили ему вместо компаса. Некоторые растения довольно точно показывали время суток, другие 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, экологи и др.

2. Особенности строения растительной клетки. Основные процессы, происходящие в клетке.

Границы биосферы

Каждую часть планеты, от полярных льдов до экватора, населяют живые организмы. Последние достижения в области микробиологии показали, что микроорганизмы обитают глубоко под земной поверхностью и возможно их общая биомасса превышает биомассу всего животного и растительного мира на поверхности Земли.

В настоящее время фактические границы биосферы измерить невозможно. Как правило, большинство видов птицы летают на высотах 650 – 1800 метров, а рыбы были обнаружены на глубине – до 8372 метров в океаническом Жёлобе Пуэрто-Рико. Но также есть более экстремальные примеры жизни на планете. Африканский сип, или гриф Рюппеля был замечен на высоте более 11000 метров, горные гуси обычно мигрируют на высоте не менее 8300 метров, дикие яки обитают в горных районах Тибета на высоте около 3200 – 5400 метров над уровнем моря, а горные козлы живут на высотах до 3000 метров.

Микроскопические организмы способны жить в более экстремальных условиях и если брать их во внимания, то толщина биосферы намного больше, чем мы себе представляли. Некоторые микроорганизмы были обнаружены в верхних слоях атмосферы Земли на высоте 41 км. Вряд ли микробы являются активными на таких высотах, где температура и давление воздуха являются чрезвычайно незначительными, а ультрафиолетовое излучение очень интенсивным. Скорее всего, они были доставлены в верхние слои атмосферы ветрами или извержением вулканов. Также одноклеточные формы жизни были найдены в самой глубокой части Марианской впадины на глубине 11034 метров.

Несмотря на все вышеперечисленные примеры крайностей существования жизни, в общем слой биосферы Земли настолько тонкий, что его можно сравнить с кожурой яблока.

Структура биосферы

Биосфера организована в иерархическую структуру, в которой отдельные организмы образуют популяции. Несколько взаимодействующих популяции составляют биоценоз. Общины живых организмов (биоценоз), проживающие в определенных физических средах обитания (биотоп), образует экосистему. Экосистема – это группа животных, растений и микроорганизмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой таким образом, чтобы обеспечить свое существование. Поэтому экосистема функциональная единица устойчивости жизни на Земле.

Происхождение биосферы

Биосфера существует уже около 3,5-3,7 миллиарда лет. Первыми формами жизни были прокариоты – одноклеточные живые организмы, которые могли жить без кислорода. Некоторые прокариоты разработали уникальный химический процесс, который известен нам как фотосинтез. Они были в состоянии использовать солнечный свет, чтобы делать простой сахар и кислород из воды и углекислого газа. Эти фотосинтезирующие микроорганизмы были настолько многочисленны, что они кардинально преобразили биосферу. В течение длительного периода времени, сформировалась атмосфера из смеси кислорода и других газов, которая могла поддерживать новую жизнь.

Добавление кислорода в биосферу позволило стремительно развиваться более сложные формам жизни. Появились миллионы различных растений, животные, которые употребляли в пищу растения и других животных. Бактерии эволюционировали, для того, чтобы разлагать мертвых животных и растения.

Благодаря этой пищевой цепи – биосфера сделала огромный скачок в своем развитии. Разложенные останки отмерших растений и животных высвобождали в почву и океан питательные вещества, которые повторно поглощались растениями. Такой обмен энергией позволил биосфере стать самоподдерживающей и саморегулирующейся системой.

Роль фотосинтеза в развитии жизни

Биосфера является уникальной в своем роде. До сих пор не было никаких научных фактов, подтверждающих существования жизни в других местах Вселенной. Жизнь на Земле существует благодаря Солнцу. При воздействии энергии солнечного света осуществляется процесс под названием фотосинтез. В результате фотосинтеза растения, некоторыми виды бактерий и простейших под воздействием света перерабатывают двуокись углерода в кислород и органические соединения, такие как сахар. Подавляющее большинство видов животных, грибов, растений и бактерий непосредственно или косвенно зависят от фотосинтеза.

Факторы влияющие на биосферу

Существуют множество факторов, влияющих на биосферу и нашу жизнь на Земле. Есть глобальные факторы такие, как расстояние между Землей и Солнцем. Если бы наша планета находилась ближе или дальше по отношению к Солнцу, то на Земле было слишком жарко или холодно для зарождения жизни. Угол наклона земной оси также важный фактор, влияющий на климат планеты. Времена года и сезонные климатические изменения являются прямыми результатами наклона Земли.

Локальные факторы также оказывают важное воздействие на биосферу. Если посмотреть на определённый участок Земли, можно увидеть, влияние климата, ежедневной погоды, эрозии и самой жизни. Эти мелкие факторы постоянно меняют пространство и живые организмы должна реагировать соответствующим образом, адаптируясь к изменению среды обитания. Несмотря на то, что люди могут контролировать большую часть своего ближайшего окружения, они по-прежнему уязвимы природным катаклизмам.

Наименьший из факторов, влияющих на облик биосферы – это изменения, происходящие на молекулярном уровне. Реакции окисления и восстановления способны менять состав горных пород и органических веществ. Существует также биологическое разрушение. Крошечные организмы, такие как бактерии и грибки, способны перерабатывать, как органические, так и неорганические материалы.

Биосферные заповедники

Люди играют важную роль в поддержании энергообмена биосферы. К сожалению, наше воздействие на биосферу часто оказывается негативным. Например, уровень кислорода в атмосфере уменьшается, а уровень углекислого газа растет из-за того, что люди чрезмерно сжигают ископаемое топливо, а разливы нефти выбросы промышленных отходов в океан наносят огромный ущерб гидросфере. Будущее биосферы зависит от того, как люди будут взаимодействовать с другими живыми существами.

Внеземные биосферы

До сих пор, биосфера не была обнаружена за пределами Земли. Поэтому существование внеземных биосфер остается гипотетическим. С одной стороны, многие ученые считают, что жизнь на других планетах маловероятна, а если где-то она существует, то скорей всего в форме микроорганизмов. С другой стороны аналогов Земли может быть очень много, даже в нашей галактике – Млечный Путь. Учитывая ограниченные возможности наших технологий, в настоящее время неизвестно, какой процент из этих планет способен иметь биосферу. Также нельзя исключить вариант, что искусственные биосферы будут созданы человеком в будущем, например, на Марсе.

Биосфера – это очень хрупкая система, в которой каждый живой организм является важным звеном в огромной цепи жизни. Мы должны осознать, что человек, как самое разумное существо на планете несет ответственность за сохранение чуда жизни на нашей планете.