§ 39. Что такое фотосинтез, или Почему трава зелёная?

Естествознание, 5 класс. Учебник: Верховцева Л. А. и др. (Алматыкітап баспасы, 2023). Глава 4: Процессы в живой и неживой природе. Страницы 39–43.

Чему научишься

• Объяснять, что такое фотосинтез, своими словами.
• Записывать «формулу» фотосинтеза: что нужно и что получается.
• Объяснять, почему листья зелёные и зачем растению свет.
• Решать задачу о том, сколько углекислого газа поглощает лес.

Разминка

Ответь в уме, потом открой ответ.

• Что нужно растению для роста? Вода, минеральные вещества из почвы, свет, тепло, воздух.
• Как растение получает воду? Корнями из почвы.
• Какой газ мы вдыхаем, а какой выдыхаем? Вдыхаем кислород, выдыхаем углекислый газ.
• Что зелёное видно в клетках листа под микроскопом? Хлоропласты — зелёные зёрнышки.

Разбираемся

Загадка «свежего воздуха»

«Иди подыши свежим воздухом!» — говорят родители. В парке или в саду и правда дышится легко. Откуда там столько кислорода? Его выпускают зелёные растения. А заодно они делают себе еду. Давай разберёмся, как.

Кухня внутри листа

Воду и минеральные соли растение берёт из почвы. Но этого мало: для роста нужны ещё органические вещества — например, сахар (глюкоза) и крахмал. Их в почве нет. Растение делает их само — в зелёных листьях, на свету.

Посмотри на рисунок в учебнике. Солнце шлёт свет и тепло. Слева в лист «влетает» углекислый газ, CO₂. Снизу корни тянут из земли воду, H₂O. А из листа выходят кислород, O₂, и глюкоза.

📌 Фотосинтез — это процесс в зелёных листьях на свету, при котором из углекислого газа и воды получаются органические вещества и кислород. Слово из греческого: «фото» — свет, «синтез» — соединение, создание.

$\text{углекислый газ} + \text{вода} \xrightarrow{\text{свет, хлорофилл}} \text{органические вещества} + \text{кислород}$

🌟 Из воздуха и воды растение строит всё своё тело! Огромный карагач во дворе почти целиком «сделан» из углекислого газа и воды.

Почему трава зелёная

Зелёный цвет листу даёт особое вещество — хлорофилл. Он сидит в хлоропластах. Хлорофилл ловит солнечный свет, как солнечная батарея, и эта энергия запускает фотосинтез.

📌 Хлорофилл — пигмент (красящее вещество), который делает растение зелёным.

Хлорофилл образуется только на свету. Если растение долго держать в темноте, оно бледнеет и желтеет.

⚠️ Частая ошибка. «Растения дышат углекислым газом, а мы кислородом». На самом деле растения тоже дышат кислородом, днём и ночью. А углекислый газ они поглощают для фотосинтеза — только на свету. Днём фотосинтез идёт сильнее дыхания, поэтому кислорода растение выделяет больше, чем тратит.

Зачем фотосинтез всей планете

• Даёт кислород для дыхания людей и животных.
• Из кислорода в небе образуется озоновый слой, он защищает Землю от вредных солнечных лучей.
• Растения забирают углекислый газ и не дают Земле перегреться.
• Даёт пищу: хлеб, фрукты, овощи, а через траву — и мясо, и молоко.

Русский учёный Климент Аркадьевич Тимирязев больше 100 лет назад назвал зелёный лист «великой фабрикой жизни». Сырьё — углекислый газ и вода. Двигатель — свет. Он писал, что солнечный луч, пойманный листом пшеницы, становится хлебом, а потом — нашими мышцами и даже мыслями.

Проверь, как понял

Проверь себя

• Что такое фотосинтез? Создание органических веществ и кислорода из углекислого газа и воды на свету в зелёных листьях.
• Какие условия нужны? Свет и хлорофилл.
• Что такое хлорофилл? Зелёный пигмент, который ловит свет.
• Почему фотосинтез важен для людей? Он даёт кислород и пищу.

Решаем упражнения

№ 1

50 м² леса за 1 час поглощают 40 г углекислого газа — столько выдыхает за час 1 человек. Сколько углекислого газа поглощает 1 га леса за час? Скольким людям хватит?

Как думать. Переведи гектары в квадратные метры. Узнай, сколько «кусочков» по 50 м² в гектаре. Каждый кусочек — 40 г и один человек.

Решение.

1. $1 \text{ га} = 10,000 \text{ м}^2$.
2. $10,000 : 50 = 200$ — столько кусочков по 50 м².
3. $200 \cdot 40 = 8000$ г $= 8$ кг углекислого газа за час.
4. Каждый кусочек «обслуживает» одного человека, значит, людей — 200.

Ответ: 8000 г (8 кг) углекислого газа; столько выдыхают за час 200 человек.

№ 2

Важен ли фотосинтез для хищников?

Как думать. Хищник не ест траву. Но кого он ест? И чем дышит?

Решение. Пример ответа.

• Волк ест зайца или сайгака, а они питаются травой. Трава выросла благодаря фотосинтезу. Без растений не будет травоядных, а без них — хищников.
• Хищники дышат кислородом, который выделили растения.

Ответ: да, важен: через пищевую цепь и через кислород.

№ 3

Утром фотосинтез идёт сильнее всего, к полудню слабеет, к вечеру немного усиливается. Почему?

Как думать. Что меняется за день? Свет, температура и то, сколько воды теряет лист.

Решение. Пример ответа.

1. Утром света уже достаточно, а не жарко, воды в листьях хватает — фотосинтез идёт активно.
2. В полдень сильная жара. Чтобы не потерять воду, лист закрывает крошечные отверстия-«устьица», через которые входит углекислый газ. Сырья становится меньше — фотосинтез слабеет.
3. Вечером жара спадает, устьица снова открываются, и фотосинтез немного усиливается. А света уже меньше, поэтому до утреннего уровня он не доходит.

Ответ: влияют свет, температура и запас воды в листе.

№ 4

Хозяйка сорвала верхние зелёные листья капусты кроликам. Правильно ли?

Как думать. Какие листья капусты зелёные и что они делают для кочана?

Решение. Пример ответа. Если капуста ещё растёт на грядке, это неправильно. Наружные зелёные листья делают фотосинтез и кормят кочан органическими веществами. Без них кочан вырастет маленьким. Если капусту уже срезали для хранения, верхние листья можно отдать кроликам.

Ответ: неправильно, пока кочан растёт: зелёные листья его кормят.

№ 5

Зачем в теплицах воздух специально насыщают углекислым газом?

Как думать. Углекислый газ — сырьё для фотосинтеза. Больше сырья — …

Решение. Чем больше углекислого газа, тем быстрее идёт фотосинтез. Растения быстрее образуют органические вещества, быстрее растут и дают больше урожая — огурцов, помидоров, зелени.

Ответ: чтобы усилить фотосинтез и получить больший урожай.

№ 6

Соедини стрелками вещества (кислород, углекислый газ, вода, хлорофилл, органические вещества, минеральные соли) с группами: «нужны для фотосинтеза» и «образуются при фотосинтезе».

Как думать. Вспомни «формулу»: слева — что берётся, справа — что получается.

Решение. Для фотосинтеза нужны углекислый газ и вода, а ещё хлорофилл — без него свет не поймать. Образуются кислород и органические вещества. Минеральные соли растению нужны для роста, но в «формулу» фотосинтеза они не входят.

Ответ: нужны — углекислый газ, вода, хлорофилл; образуются — кислород, органические вещества; минеральные соли прямо не участвуют.

№ 7

(задание без номера в учебнике: «Обсуди в группе эпиграф») Как ты понимаешь народную мудрость: «Двое правят жизнью на Земле — Красное солнышко и Зелёное зёрнышко»?

Решение. Пример ответа.

• «Красное солнышко» — Солнце, оно даёт свет и тепло.
• «Зелёное зёрнышко» — зелёное растение (и хлоропласт — зелёное зёрнышко в клетке).
• Вместе они делают фотосинтез: свет + зелёный лист = пища и кислород для всех живых.

Ответ: жизнь на Земле держится на солнечном свете и зелёных растениях.

№ 8

(задание без номера в учебнике: «Построй формулу фотосинтеза») Заполни схему: вещество + вещество → (условия) → вещество + вещество.

Решение. углекислый газ + вода → (свет, хлорофилл) → органические вещества + кислород.

Ответ: см. решение.

№ 9

(задание без номера в учебнике: «Объясни опыт») Лук посадили в грунт, он дал зелёные перья. Часть луковиц на 7 дней накрыли тёмным колпаком. Изменился ли цвет перьев? А что будет ещё через 7 дней без колпака? Нарисуй оба случая. Что даёт листу зелёный цвет и что нужно для образования хлорофилла?

Как думать. Чем отличались условия у двух групп лука? Только светом.

Решение.

1. Под колпаком перья станут бледными, желтоватыми. Без света хлорофилл не образуется, а старый понемногу разрушается.
2. Через 7 дней на свету перья снова позеленеют: хлорофилл образуется опять.
3. Рисунки: первый — бледно-жёлтые перья; второй — зелёные перья и нарисованное над ними солнце — главное условие.
4. Зелёный цвет даёт хлорофилл. Для его образования нужен свет (а ещё тепло, вода и минеральные вещества).

Ответ: без света лук желтеет, на свету зеленеет снова; цвет даёт хлорофилл, ему нужен свет.

👨‍👩‍👧 Родителю. Этот опыт легко повторить дома: две луковицы в стаканах с водой, одну накройте непрозрачной кружкой. Через неделю разница видна сразу.

№ 10

(задание без номера в учебнике: «Прочитай стихотворение») Почему в стихотворении сказано, что фотосинтез «всему голова»: фруктам, овощам, хлебу, углю, сену, дровам?

Решение. Пример ответа.

• Фрукты, овощи, хлеб, сено — это части растений, а растения выросли за счёт фотосинтеза.
• Дрова — древесина, тоже создана фотосинтезом.
• Уголь — остатки древних растений, которые миллионы лет назад тоже росли благодаря фотосинтезу.
• Ещё фотосинтез даёт кислород и помогает озоновому слою.

Ответ: всё перечисленное создано растениями при фотосинтезе.

№ 11

(задание без номера в учебнике: творческое задание) Как изменится мир, если фотосинтез исчезнет? Нарисуй такой мир и объясни.

Решение. Пример ответа. Растения перестанут расти и засохнут. Травоядным станет нечего есть, потом погибнут и хищники. Кислорода в воздухе будет всё меньше, а углекислого газа — всё больше, станет жарко и душно. Озоновый слой истончится. На рисунке — серая пустыня, сухие деревья, мутное небо. Вывод: без фотосинтеза жизнь на Земле невозможна.

Ответ: твой рисунок и объяснение.

№ 12

(задание без номера в учебнике: «Исследование») Возьми два одинаковых растения, например герани. Одно поставь в тёмный шкаф на 2–3 дня, другое — на подоконник. Сравни цвет листьев и объясни.

🧪 Опыт. Понадобятся: две одинаковые герани (или любые комнатные растения), шкаф, подоконник.

Как думать. Это тот же опыт, что с луком, только с другим растением.

Решение. У растения из шкафа листья станут бледнее, светлее, могут начать желтеть. У растения на окне листья останутся ярко-зелёными. Причина: в темноте нет фотосинтеза, хлорофилл не образуется и понемногу разрушается.

⚠️ Не держи растение в шкафу дольше 3 дней — оно ослабнет. После опыта верни его на свет и полей.

Ответ: в темноте листья бледнеют, потому что без света не образуется хлорофилл.

№ 13

(задание без номера в учебнике: «Самооценка „Человечки“») Закрась человечка: полностью — если всё понял, наполовину — если частично, только ножки — если трудно. Что надо повторить дома?

Решение. Честно оцени себя. Проверочные вопросы: можешь ли ты без подсказки записать «формулу» фотосинтеза? Объяснить, почему лист зелёный? Решить задачу № 1? Если да — закрашивай полностью. Если запнулся — повтори «Шпаргалку» и опыт с луком.

Ответ: у каждого свой.

Шпаргалка

• углекислый газ + вода → (свет, хлорофилл) → органические вещества + кислород.
• Хлорофилл образуется только на свету.
• Фотосинтез даёт кислород, пищу, озоновый слой.
• 1 га леса за час поглощает около 8 кг углекислого газа.

Мини-тест