Почему растения называют производителями пищи в природе

В природе животные получают пищу, поедая растения или других животных. Зелёное растение действует иначе: оно способно само создавать необходимые ему органические вещества из воды и углекислого газа, используя энергию света. Поэтому растения называют производителями, или продуцентами, в экосистемах.

Это не значит, что растение «создаёт еду из ничего». Для фотосинтеза ему нужны исходные вещества, свет и работа живых клеток. Разберём процесс по шагам и посмотрим, почему без производителей большинство привычных пищевых цепей не могло бы существовать.

Кто такие производители в природе

Производителями называют организмы, которые образуют органические вещества из неорганических исходных веществ, используя источник энергии. В школьном курсе окружающего мира главный пример — зелёные растения. Они используют энергию солнечного света в процессе фотосинтеза.

К производителям относятся не только наземные растения. Многие водоросли и некоторые бактерии тоже способны создавать органическое вещество самостоятельно. Поэтому точная фраза звучит так: зелёные растения — важнейшие и самые знакомые нам производители, но не единственные производители на Земле.

Что растение получает из окружающей среды

Минеральные вещества важны для растения, но сами по себе не являются готовой «пищей» в том смысле, в каком растение производит сахара и другие органические соединения.

Где проходит фотосинтез

Фотосинтез идёт в зелёных частях растения, особенно активно — в листьях. В клетках находятся хлоропласты с зелёным пигментом хлорофиллом. Он поглощает часть энергии света.

Лист устроен так, чтобы выполнять сразу несколько задач:

• широкая поверхность помогает улавливать свет;
• жилки доставляют воду и уносят образованные вещества;
• через устьица происходит газообмен;
• клетки с хлоропластами осуществляют фотосинтез.

У некоторых растений, например у многих кактусов, основным фотосинтезирующим органом становится зелёный стебель. Значит, фотосинтез связан не с названием органа, а с наличием подходящих живых зелёных тканей.

Что происходит во время фотосинтеза — простыми словами

В школьном упрощённом виде процесс можно представить так:

углекислый газ + вода + энергия света → органические вещества + кислород.

Одним из первых важных органических продуктов является сахар. Растение может использовать полученные вещества по-разному: получать из них энергию при дыхании, строить новые клетки, превращать в крахмал для запаса, образовывать целлюлозу, жиры и множество других соединений.

Кислород при фотосинтезе выделяется в окружающую среду. Однако растения также постоянно дышат и используют кислород для клеточного дыхания. Поэтому неправильно говорить, что растения «только выделяют кислород и никогда его не потребляют».

Почему слово «производитель» очень точное

Растение создаёт органическое вещество, в химических связях которого запасена энергия. Затем это вещество может стать пищей для растительноядного животного. Этого животного, в свою очередь, может съесть хищник. Так энергия, первоначально пришедшая от Солнца, проходит по пищевой цепи.

Например:

трава → кузнечик → лягушка → уж.

Трава стоит в начале цепи как производитель. Кузнечик получает готовое органическое вещество, поедая траву, а следующие животные получают его через свою пищу. Они являются потребителями, или консументами.

Производители — первый уровень пищевых цепей

В экологии организмы объединяют в трофические уровни — ступени питания. Производители образуют первый трофический уровень. Следом идут потребители разных порядков.

В настоящей природе цепи переплетаются в пищевые сети. Лиса ест не один вид добычи, а растение может служить пищей множеству животных. Но в основании большинства таких сетей находится продукция фотосинтезирующих организмов.

Откуда в растении берётся масса

Иногда кажется, что большой ствол дерева «сделан из земли». На самом деле значительная часть углерода, из которого построены органические вещества растения, поступает из углекислого газа воздуха. Корни получают из почвы воду и минеральные элементы, но углеродный каркас многих органических соединений создаётся с участием углекислого газа.

Это важный пример того, как научное объяснение может отличаться от первого впечатления: растение растёт из почвы, но основное вещество его сухой органической массы не просто «взято готовым» из земли.

Что происходит с солнечной энергией

Растение не хранит солнечный свет как луч внутри листа. Энергия света используется в химических реакциях и в итоге часть её оказывается запасена в органических молекулах. Когда растение само дышит или когда его съедает животное, часть этой химической энергии высвобождается и используется клетками.

На каждом следующем уровне пищевой цепи часть энергии расходуется на движение, поддержание температуры тела, дыхание и другие процессы и в конечном счёте рассеивается в виде тепла. Поэтому к верхним уровням пищевой сети поступает меньше доступной энергии.

Почему растения важны не только как еда

Роль производителей гораздо шире.

• Создают первичное органическое вещество. Это основа питания огромного числа организмов.
• Участвуют в газообмене. Во время фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород.
• Формируют среду обитания. Лес, луг, заросли камыша — это ещё и укрытия, места размножения и микроклимат.
• Удерживают почву. Корни многих растений уменьшают разрушение и смыв почвенного слоя.
• Включены в круговорот веществ. После отмирания органические остатки разлагаются, и элементы снова становятся частью окружающей среды.

Могут ли растения жить без почвы

Некоторые растения можно выращивать в гидропонной культуре, где корни получают воду и раствор минеральных солей без обычной почвы. Это показывает, что почва важна как естественная среда для корней, источник воды и минеральных веществ, опора и место сложных биологических процессов, но фотосинтезу в листьях всё равно необходимы свет, вода и углекислый газ.

В природе почва остаётся важнейшей частью большинства наземных экосистем. Искусственные системы выращивания не означают, что растению «ничего не нужно кроме света».

Чем растение отличается от животного по способу питания

Для начальной школы удобно сравнить так:

• зелёное растение само создаёт органические вещества, используя свет, воду и углекислый газ;
• животное получает готовые органические вещества с пищей;
• и растение, и животное затем используют органические вещества и клеточное дыхание для жизнедеятельности.

Важно не превращать это правило в слишком простое: в природе есть необычные растения-паразиты, хищные растения и организмы со смешанными способами питания. Но для понимания обычной пищевой цепи роль зелёных растений как производителей остаётся основной.

Небольшой опыт с растением и светом

Без сложной лаборатории можно провести наблюдение, которое показывает значение света для растения. Возьмите два одинаковых комнатных растения только с разрешения взрослого и не оставляйте их надолго в вредных условиях. Одно на короткий учебный период держите в обычном освещении, второе — в заметно более тёмном месте. Наблюдайте не за «появлением еды», которое глазами не видно, а за внешними изменениями: направлением роста побегов, окраской и состоянием листьев.

Для доказательства образования крахмала нужны специальные реактивы и правильная постановка опыта, поэтому школьное бытовое наблюдение не следует выдавать за полный лабораторный эксперимент.

Ошибочные утверждения, которые стоит исправить

Краткий план доклада

1. Кого называют производителями в природе.
2. Что нужно зелёному растению для фотосинтеза.
3. Роль листа, хлорофилла и устьиц.
4. Как образуются органические вещества и выделяется кислород.
5. Почему растения стоят в начале пищевых цепей.
6. Как солнечная энергия передаётся через пищевую сеть.
7. Почему производители важны для всей экосистемы.

Вывод

Растения называют производителями потому, что они способны создавать органические вещества из воды и углекислого газа, используя энергию света. Именно эти вещества обеспечивают рост самого растения и становятся началом множества пищевых цепей. Поэтому трава на лугу, дерево в лесу и водоросли в водоёме — не просто фон для животных, а важнейшие участники экосистем, которые вводят солнечную энергию в живую пищевую сеть и поддерживают круговорот веществ.