Значение растений в природе и жизни человека. Значение зеленых растений в природе и жизни человека

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

Формирование газового состава атмосферного воздуха, как известно, также находится в прямой зависимости от растений. Зеленые растения в процессе фотосинтеза выделяют около 5*1011 тонн свободного кислорода в год. Один гектар кукурузы выделяет за год 15 тонн 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 столетия всеми электростанциями мира. Установлено, что растения Земли в процессе фотосинтеза ежегодно образуют более 177 млрд. тонн 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, таким образом, 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 тесна 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. Большая часть растений, которые обеспечивают сегодня около 90% продовольствия в мире, появились путем окультуривания диких растений.

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.

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 ингредиенты, получаемые из диких организмов. Четвертую часть этих ингредиентов 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 другие. Например, с помощью растений удается обнаружить кимберлитовые трубки, скрывающие алмазы. Растения могут служить индикаторами плодородия почв. Дело в том, что 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 неактивными, 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, оказывающий 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.).

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.

Воздействие человека на растительность

Человек своей деятельностью оказывает огромное влияние на растительность, как положительное, так и отрицательное. Как объект охраны растительность можно разделить на водную, почвенную, подземную и надземную.

Водная растительность играет большую роль в жизни водоемов и их обитателей, но используется человеком слабо.

Почвенная растительность – бактерии, водоросли, отдельные виды грибов играют большую роль в процессах образования почвы и формирования ее плодородия.

Наземная растительность, насчитывающая более 500 тысяч видов (из них 300 тысяч высших видов растений), в наибольшей степени используется человеком и подвергается воздействиям с его стороны. Трудно сегодня сказать, сколько на планете исчезло растений, которых создать заново уже невозможно. Однако много фактов свидетельствует об исчезновении около 30 тысяч видов растений. В нашей стране насчитывается около 20 тысяч видов растений. Из них примерно до 60% произрастает на природных сенокосах и пастбищах. Более 530 видов стали в настоящее время редкими.

В результате деятельности человека на огромных площадях дикие растения заменяются культурными, т. е. человек в своих интересах постоянно преобразует окружающий мир растений. На растительные сообщества сильное влияние оказывают домашние и дикие животные. Не съеденные растения остаются нетронутыми или затаптываются копытами. Бессистемная пастьба скота ведет к дегенерации пастбищ, вызывает возникновение водной и ветровой эрозии почвы. Большое влияние на рост и развитие растений оказывают промышленные выбросы. Попадая в атмосферный воздух, они в конечном итоге оседают на растения. Рост растений может замедляться в 2 раза, а иногда и больше. Некоторые промышленные выбросы обладают высокой токсичностью и вызывают засыхание растений. Установлено, что урожайность пшеницы ниже в районах нахождения цветной металлургии на 40-50%, а содержание белка в ней ниже на 25-35%. Часто наблюдаются факты уничтожения и порчи растений, которые оправдать ничем нельзя. Например, массовое загрязнение сенокосных угодий, пастбищ и других участков вывезенными промышленными отходами, всякого рода мусором. Тяжелые последствия для растений оставляют массовые сборы цветов, неорганизованные посещения и отдых на лоне природы.

Меры по охране растительности

Растительные ресурсы планеты колоссальны и могут обеспечить существование значительно большего, чем сегодня, количества людей, домашних и диких животных, если эти ресурсы использовать разумно и принимать меры к их охране и воспроизводству. Актуальность охраны растительности из-за антропогенного воздействия с каждым годом возрастает. Как уже было отмечено, многие виды растений используются в качестве пищевых, кормовых, лекарственных, витаминосных, медоносных, декоративных и являются важным резервом для народного хозяйства. Однако под воздействием деятельности человека природные растительные комплексы быстро сокращаются. Во всех случаях человек объясняет свои действия как явление совершенно неизбежное, связанное с развитием производства. Все это так, но, тем не менее, деятельность человека должна сочетаться с бережливым отношением к растительному миру. Главная задача – сохранение видового разнообразия сородичей культурных растений в качестве генофонда, позволяющего расширить и улучшить селекционные работы.

Виды растений существуют не изолированно. Они связаны множеством нитей с другими растительными, животными компонентами и абиотическими факторами природных комплексов. Поэтому охрана растительности-задача комплексная, должна проводиться через охрану всей природной среды, включая растительные сообщества, в состав которых входят данные виды растений. Охране подлежит вся флора и ее группировки – фитоценозы.

Основными задачами охраны леса являются их рациональное использование и восстановление. Все большее значение приобретают мероприятия по охране леса малолесистых районов в связи с их водоохранной, почвозащитной, санитарно-оздоровительной ролью. Особое внимание должно уделяться охране горных лесов, так как они выполняют важные водорегулирующие почвозащитные функции. При правильном ведении лесного хозяйства повторно рубки на том или ином участке должны проводиться не ранее чем через 80-100 лет, при достижении полной спелости. В 60-80-х годах XX столетия в ряде областей европейской части России к повторным рубкам возвращались значительно раньше. Это привело к потере их климатообразующего и водорегулирующего значения, возросло количество мелколиственных лесов. Важная мера по рациональному использованию лесов – это борьба с потерями древесины. Нередко при заготовке древесины происходят значительные потери. В местах рубок остаются ветви, хвоя, которые являются ценным материалом для приготовления хвойной муки – витаминного корма для скота. Отходы от рубки леса перспективны для получения эфирных масел.

Своевременное лесовозобновление – важнейшее условие для сохранения лесных ресурсов. В России естественным путем восстанавливается около трети ежегодно вырубаемых лесов, остальные требуют специальных мер по их возобновлению. На 50% площади достаточно только мер содействия естественному возобновлению, а на остальной – необходимы посев и посадка деревьев. Положительно сказывается на восстановлении лесов проведение их очистки от остающихся после вырубки ветвей, коры, хвои и т. д.

В воспроизводстве лесов большую роль играют мелиоративные мероприятия: осушение переувлажненных почв, посадка улучшающих почву деревьев, кустарников и трав. Это благоприятно сказывается на росте деревьев и качестве древесины. Там, где естественного возобновления леса на вырубках не происходит, после рыхления почвы производят посев семян или саженцев, выращенных в питомниках. Таким же способом восстанавливают леса на гарях, полянах, высаживая высокопродуктивные сорта деревьев. Наряду с лесовосстановительными работами и повышением продуктивности леса, наряду с правильным подбором и широким внедрением быстрорастущих пород, разумным осушением заболоченных земель требуются своевременные меры ухода за лесом. Прореживание, прочистка, осветление, санитарная рубка, защита от пожаров, вредителей и болезней, потравы скотом и т. д. – все это улучшает состояние леса, повышает его продуктивность. Эти мероприятия при правильном их осуществлении способствуют сохранению леса как природного комплекса.

Охрана хозяйственно-ценных и редких видов растений

На территории России встречается множество растений, обладающих разнообразными полезными свойствами. Использование их в практических целях еще далеко не полно. Достаточно отметить, что из 300 тыс. видов мировой флоры высших растений используются человеком в хозяйственной деятельности систематически только около 2500 видов, а периодически – до 20 тысяч видов. В России в хозяйственных целях находят использование около 250 видов. Многие растения обладают ценными свойствами и применяются в медицине, технике, кулинарии, цветоводстве и озеленении.

Не изучен в достаточной мере мир лекарственных растений. В настоящее время проводится его интенсивная разведка. Комплексные исследования, проводимые фармакологами, химиками, ботаниками и растениеводами, позволили выявить новые ценные в лечебном отношении растения, которые можно использовать в медицинской практике не только в форме препаратов, но и в виде индивидуальных веществ. Мало изучены и пищевые свойства растений. В конце XX столетия начались интенсивные поиски новых растений, которые могли бы дать больше белка, чем те, которые уже известны в растениеводстве. Таким примером является хлорелла, которая привлекает ученых своей наибольшей фотосинтетической способностью. Она использует в искусственных условиях до 20% солнечной энергии (цветовые растения – 2%), а ее урожайность в 25 раз выше, чем пшеницы. Изучение многих растений, исчезающих с лица Земли, помогает раскрыть новые страницы в истории, лучше познать законы становления растительного мира. До нашего времени сохранились древние формы растений, значение которых для науки трудно переоценить. В России встречаются эльдарская сосна и другие растения флоры третичного периода. Они являются редкими, а частично и вымирающими видами, подлежащими охране, например, в бассейне реки Уссури – лимонник, амурская сирень и др.

Некоторые растения становятся редкими и вымирающими вследствие их истребления. Примером этого служит женьшень, или «корень жизни», почти исчезнувший в лесах Дальнего Востока. Охрана редких растений становится важной государственной задачей. В Красную книгу Российской Федерации занесено 533 вида растений, подлежащих охране. Среди них следует назвать: женьшень, аралию материковую, лотос, водяной орех, заманиху, венерин башмачок и др.

Сохранение редких и исчезающих видов может осуществляться разными путями. Первый путь – запрещение каких-либо действий: выкашивание, обламывание, порча. Второй путь – охрана редких видов в заповедниках, национальных парках, заказниках, объявление памятниками природы. Третий путь – создание коллекционных участков и резерватов в сети ботанических садов и других научных учреждений. Перенесенные на коллекционные участки растения могут поддерживаться в культуре неопределенно длительный срок и являться необходимым резервом для разнообразных целей. Наряду с редкими и исчезающими видами растений охране подлежат и хозяйственно-ценные растения, произрастающие в природе. В этом случае главное – это рациональное их использование и борьба с браконьерскими формами неорганизованного сбора.

Растения выделяют в воздух кислород, которым дышат подавляющее большинство живых организмов (животные, растения и др.).
Уменьшают количество углекислого газа в воздухе. Углекислый газ выделяется при дыхании живых организмов. Если бы его было слишком много, то животные не смогли бы дышать.
Растения поддерживают влажность воздуха. Лесам делают климат более мягким, ослабляют ветер, благодаря им влага удерживается в почве, леса препятствуют образованию оврагов.
Растения служат пищей многим животным и средой для их жизни.

Значение растений для человека

В жизни людей растения играют очень важную роль. В первую очередь они служат:

пищей,
кормом для сельскохозяйственных животных,
строительным материалом,
сырьем для производства (бумага, ткани и др.).

У растений, которые человек использует для еды, обычно очень древняя история. Многие из них были окультурены еще на заре цивилизации. Сейчас существует множество сртов пшеницы, ржи, кукурузы, картофеля, свеклы, моркови, капусты и множества других растений. Эти растения называются культурными.

Многие растения красивы и имеют декоративное значение. Их специально выращивают в садах и дома. Когда-то они также были дикорастущими, но затем были окультурены. Примеры декоративных растений: клематис, лаватера, роза.

Много растений имеют лекарственное значение как для человека, так и для домашних животных. Ряд из них специально выращивают для получения лекарств. Примеры лекарственных растений: подорожник, алтей, ландыш, термопсис, валериана. Например, из термопсиса готовят лекарства от кашля.

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.

Растения (латинское Plantae или Vegetabilia) изучает наука ботаника, на XXI век ученые насчитывают более 320 тысяч видов растений, большая часть которых относится к цветковым растениям (около 280 тыс. видов), число растений увеличивается с каждым годом, постоянно открываются новые виды.

Какой была бы наша планета без растений?

Роль растений как в природе так и в жизни и хозяйственной деятельности человека трудно переоценить. Благодаря процессу фотосинтеза, происходящему в зеленых листьях растений при участии солнечного света происходит образование кислорода, который жизненно необходим для всех обитателей земной поверхности. Растения - богатейших источник витаминов и минералов, незаменимый элемент трофических цепей питания, продуцент разнообразных органических веществ в природе из неорганического сырья. Если бы в природе не существовало растений, то не было бы ни животных, ни самого человека, а сама бы планета выглядела как безжизненная пустыня, на ней бы даже не было почвы и никакого ландшафтного разнообразия, создаваемого именно растительными группировками. Человек должен ценить и понимать роль растений в своей жизни, ведь без них его бы просто не существовало, сажая и ухаживая за маленькими росточками зеленой жизни мы становимся чище и добрее, приобщаемся к таинствам природы и мироздания.

Фотосинтез как великий космический процесс, делающий нашу планету пригодной для жизни

Одной из важнейших функций зеленых растений является выработка кислорода в процессе фотосинтеза. В листьях зеленых растений содержится пигмент хлорофилл, который под влиянием солнечного света разделяет вытянутую корнями воду из почвы на водород и кислород (процесс фотолиза). Также поглощенный растениями углекислый газ в присутствии хлорофилла и уже без обязательного участия солнечного света вступает в реакцию с водой, образуя глюкозу и кислород (процесс восстановления углекислого газа). Соединяя полученную глюкозу с соединениями серы, азота и фосфора, полученными из почвы, растения генерируют белки, жиры, крахмал, различные витамины и другие сложные соединения, необходимые для их дальнейшей жизнедеятельности.

Что еще полезного дают растения природе

Скорость фотосинтеза зависит от интенсивности света, концентрации кислорода и углекислого газа, температуры окружающей среды. Полученный О 2 частично выделяется в атмосферу, частично идет на дыхание самих растений. Ежегодно растения выделяют в атмосферу до 510 тонн кислорода, они поддерживают её постоянный газовый баланс до состояния пригодного для дыхания. Поднимаясь в верхние слои атмосферы,кислород превращается в озон и становится частью озонового слоя, защищающего нашу планету от пагубного УФ-излучения Солнца.

Каждый год с помощью растений образовывается до 170 миллиардов тонн органических веществ, большая часть которых вырабатывается наземными растениями. С помощью растений формируется верхний плодородный слой Земли под названием почва, они обеспечивают в ней постоянный круговорот минеральных веществ, такой необходимый для её плодородия.

Растения, благодаря тому, что возвращают в атмосферу 90 % влаги, которую испаряет суша, значительно смягчают климат Земли и формируют температурный режим планеты. Поглощая углекислый газ они снижают так называемый парниковый эффект, хотя человек в результате своей хозяйственной деятельности (сжиганию топлива и вырубке значительных площадей влажных экваториальных лесов) и пытается свести все усилия «легких планеты» к нулю.

Растительность, покрывая землю плотным ковром, предохраняет её от пересыхания, создает более мягкий, влажный климат, корни хранят почву от выветривания и эрозии, предотвращают появление оврагов и оползней. Растения выделяют в воздух специфические вещества фитонциды, губительные для болезнетворных бактерий, являются первой важной ступенью в трофических цепях питания.

Человек и растения

В жизни человека растения играют огромную роль, ведь помимо того что они источники кислорода, необходимого для дыхания, они употребляются человеком в пищу (злаки, овощи, зерно-бобовые, плоды деревьев, эфиро-масличные культуры, сахороносные растения), из них делают лекарства, одежду, дома, они служат сырьем для промышленного производства бумаги, краски, каучука и других разнообразных полезных веществ.

Растения - незаменимый источник витаминов и минералов, дефицит которых может привести к развитию у человека серьезных заболеваний. В животноводстве кормовые культуры идут в пищу животным, в крупных мегаполисах они поглощают избыток углекислого газа, служат для санитарных и гигиенических целей, поглощая вредные вещества из воздуха, ионизируя его и увлажняя.

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)

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.

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.