§ 50. КАК ЛЮДИ ИСПОЛЬЗУЮТ РАСТЕНИЯ
Каким органам растения больше всего нужны механические
ткани? В каких органах растения создаются запасы питательных веществ?
Что происходит в течение года с клубнями, луковицами и корневищами?
При каких обстоятельствах расходуются питательные вещества из разных органов
растения? Как хранят зерно, яблоки, морковь, капусту?
Лена: Люди научились делать искусственные вещества. Выходит, растения
нам стали теперь не очень нужны.
Биолог: Какие бы синтетические материалы люди ни научились делать, им
всегда будет требоваться прочная древесина, а без растительной пищи из
углеводов и жиров мы вряд ли научимся обходиться. Да и кислородом на Земле
нас обеспечивают растения.
Семена - концентрат питательных веществ в надежной
упаковке
Семена должны быть легкими, но с большим запасом всех необходимых питательных
веществ. Поэтому в зрелых семенах мало воды, но имеются разнообразные
питательные вещества - жиры, белки, крахмал. Семена одних растений содержат
больше белков (горох, бобы, фасоль, соя), другие - жиров (подсолнечник,
лен, горчица), третьи - углеводов (рис). Семена многих растений содержат
много и белков, и углеводов (гречиха, овес, пшеница). Семена приспособлены
к хранению, и людям легче всего сохранять длительное время именно семена.
В 100 граммах семян содержится:
Подземные органы - консервы со сроком годности продолжительностью в
учебный год
Осень и зиму подземные побеги и корни переживают под землей, а весной
расходуют питательные вещества на быстрое формирование новых побегов и
цветов.
Картофель, морковь, свекла, редька, репчатый лук и чеснок в сухом, прохладном
и темном месте, россыпью, в ящиках или в песке, сохраняют питательные
вещества до весны, а потом начинают прорастать - поэтому, в отличие от
семян, несколько лет их хранить нельзя.
Разные плоды в природных условиях сохраняются в течение разных сроков
В расселении растений плоды участвуют по-разному. Одни падают сразу после
созревания, другие высыхают на ветвях и еще долго привлекают животных.
Люди выводят сорта растений с. увеличенным сроком годности плодов и создают
им особые условия хранения. Часто люди собирают плоды недозрелыми - такие
плоды сохраняются дольше, но аромат у них не такой сильный.
Съедобные листья обычно долго не лежат
Люди используют в пищу пластинки и черешки листьев многих растений - салата,
лука, петрушки, капусты, ревеня. Клеточные стенки человек не переваривает,
запасных веществ в листьях зелени нет, и человек усваивает только вещества
цитоплазмы живых клеток.
За редким исключением листья не предназначены для хранения питательных
веществ; листья - это активно работающие органы, которые быстро вянут
после срезания. Только листья культурных сортов кочанной капусты сохраняются
в погребах до весны.
Иногда в пищу идут и цветы растений
В созревающие цветки поступает мощный поток питательных веществ, и, казалось
бы, соцветия должны быть одним из продуктов сельского хозяйства - однако
кроме недозрелых соцветий цветной капусты в России никакие цветки в пищу
не используют.
Древесина - материал для строительства
Главное назначение древесины в растении служить опорой. По этому назначению
древесину используют и люди.
Пропитанные лигнином клетки ксилемы по прочности не уступают стали. Сочетание
трубок и волокон в древесине делает ее прочным, легким, упругим материалом.
В мире используются сотни сортов древесины, различающиеся удельным весом,
способностью пропускать тепло.
К сожалению, значительную часть срубленных на всех континентах деревьев
сжигают в печах, отапливая жилище или согревая пищу.
Бумага - материал из клеточных стенок
Из волокон целлюлозы делают бумагу, картон, древесно-во-локнистые плиты.
Эти волокна в старину получали только из ветхих тканей, а сейчас - главным
образом из деревьев. В принципе бумагу можно делать из любых растений,
отделяя целлюлозу от других веществ и отбеливая ее. Но лучшим сырьем для
этого являются длинные трахеиды хвойных.
Луб - источник волокон
Многие растения содержат длинные тонкие клетки - опорные (лубяные) волокна.
С помощью бактерий люди освобождают эти волокна от других клеток и прядут
из них нити. В России главным источником таких волокон является лен; раньше
нити делали также из конопли и крапивы.
Пробковая ткань - ценный технический материал
В коре многих деревьев имеется пробковая ткань - рыхлая ткань из клеток
со стенками, пропитанными водоотталкивающим веществом.
У обитателя зоны субтропиков - пробкового дуба - нарастают слои пробковой
ткани толщиной в несколько сантиметров. Такой слой пробки спасает дерево
от пожара, так как пробка не горит и плохо проводит тепло. Эту ткань можно
срезать без вреда для дерева. Из пробки делают затычки для бутылок и облицовочные
плитки - легкие, упругие, не пропускающие воду и воздух.
Вещества, которыми растения приманивают опылителей или отпугивают врагов,
люди используют как пряности или лекарства
Многие растения содержат ядовитые для насекомых или грибов вещества -
горькие, с сильным запахом или безвкусные. В цветках многих насекомоопыляемых
растений содержатся ароматные вещества, привлекающие опылителей. Ценность
этих веществ для человека больше, чем пищевая. Из этих веществ люди делают
лекарства, духи и инсектициды (вещества, которыми уничтожают насекомых
на полях и в жилищах).
Нектар и мед
Нектар цветов людям собрать не под силу, но с этой работой справляются
пчелы. Они не только собирают нектар, но и сгущают его и подвергают особой
обработке, в результате чего образуется необычайно полезный продукт -
мед.
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.
Люди стали использовать растения ещё с незапамятных времен. Сначала они только собирали части растений в дикой природе, а потом, когда стали оседлыми, начали также культивировать их, и, таким образом, появилось земледелие.
Разные сферы применения растений
В жизни человека растения играют исключительно важную роль. В разных частях планеты, вне зависимости друг от друга, люди научились возделывать растения и применять их для удовлетворения своих нужд. По сфере применения растения можно разделить на несколько основных групп, таких как съедобные, собираемые для получения стройматериалов, красок, ниток, ради применения в медицине и т.д.
Наиболее широко культивируемыми являются растения, которые принимаются в пищу. Они составляют основу рациона для людей. В число широко распространенных сельскохозяйственных растений входят такие виды, как:
- Пшеница;
- Кукуруза;
- Картофель;
- Хлопок;
- Манго.
Эти и многие другие растения культивируются в разных регионах планеты и составляют большой процент импорта для тех стран, на территориях которых могут произрастать. В пищу употребляют разные части растений, такие как плоды, корнеплоды, листья, семена и т.д.
Употребление растений в медицине
Отдельной темой является употребление частей растений в медицинских целях. Люди знали о том, что какие-то виды полезны для здоровья уже много лет назад. Так, например, в китайской медицине огромное количество растений используются для лечения самых разных диагнозов. Интересно, что некоторые из них считаются ядовитыми и употреблять их можно в очень ограниченном количестве: только в этом случае они целебны.
Много лекарственных растений произрастает в средней полосе России. К их числу относится, например, знаменитый подорожник, который останавливает кровотечение, помогает при легких ранениях и травмах. Также применяются в оздоровительных целях такие растения, как малина, липовый цвет, аптечная ромашка, шиповник и многие другие. Однако самостоятельно принимать их стоит с осторожностью, поскольку часто они вызывают аллергические реакции.
Существует пять основных сфер, где прямо или косвенно используются растения:
В качестве продуктов питания для человека и корма для животных,
Как источник сырья для промышленности и хозяйственной деятельности,
Как лекарственные средства и сырье для получения медицинских препаратов,
В охране и улучшении окружающей среды.
Пищевое значение растений общеизвестно. В качестве продуктов питания человека и корма для животных, как правило, используются части, содержащие запасные питательные вещества или сами вещества, извлеченные тем или иным способом. Потребность в углеводах в основном удовлетворяется за счет крахмало- и сахаро-содержащих растений. Роль источников растительного белка в рационе человека и животных выполняют в основном некоторые растения из семейства бобовых. Плоды и семена многих видов используют для получения растительных масел. Большинство витаминов и микроэлементов также поступает вместе со свежей растительной пищей. Существенную роль в питании людей играют пряности и растения, содержащие кофеин, - чай и кофе.
Техническое использование растений и продуктов из них осуществляется по нескольким основным направлениям. Наиболее широко применяются древесина и волокнистые части растений. Древесина используется при изготовлении строительных и иных конструкций, мебели, а также в производстве бумаги. Сухая перегонка древесины позволяет получить значительное количество важных органических веществ, широко употребляемых в промышленности и в быту. Во многих странах древесина - один из основных видов топлива.
Несмотря на широкое распространение синтетических волокон, растительные волокна, получаемые из хлопчатника (морфологически это трихомы), льна, конопли и джута, сохранили большое значение при производстве многих тканей.
Для лечебных целей растения применяют очень давно. В народной медицине они составляют основную массу лекарственных средств. В научной медицине стран бывшего СССР примерно треть препаратов, применяемых для лечения, получают из растений. Считается, что с лечебными целями народы мира используют не менее 21000 видов растений (включая грибы).
Не менее 1000 видов растений разводят с декоративными целями: либо из-за красивых цветков, либо из-за эффектной зелени.
Существование и нормальное функционирование всех экологических систем биосферы, частью которой является и человек, целиком определяется растениями.
Растения, уже используемые человеком или которые могут быть использованы им в будущем, составляют растительные ресурсы. Растительные ресурсы относятся к категории восполняемых (при правильной эксплуатации) в противоположность, например, невосполняемым минеральным ресурсам. Чаще всего растительные ресурсы делят на ресурсы природной флоры (сюда относятся все дикорастущие виды) и ресурсы культивируемых растений. По объему и значимости в жизни человечества они существенно различаются.
Природные ресурсы флоры ограничены и, по подсчетам специалистов, в их первоначальном объеме могли бы обеспечить питанием лишь около 10 млн. человек. Оптимизация (оптимизация - это повышение продуктивности естественных популяций с помощью биотехнических мероприятий (внесение удобрений, расчистка, осветление и т. д.). этой части растительных ресурсов возможна в сравнительно ограниченных пределах. Наиболее широко дикорастущие растения используются в качестве источников технического сырья, в хозяйственной деятельности человека, а также как лекарственные средства.
Введение растений в культуру и формирование таким образом дополнительных растительных ресурсов связано со становлением древнейших человеческих цивилизаций. Существование этих цивилизаций могло обеспечиваться только определенным "ассортиментом" окультуренных растений, дающих необходимое количество растительных белков, жиров и углеводов. Жизнь современного человека и современная цивилизация невозможны без широчайшего использования культивируемых растений. Почти все культурные растения, число которых достигает сейчас примерно 1500 видов, относятся к покрытосеменным . К середине XX в. культивируемые растения занимали 1,5 млрд. га, т. е. около 10% всей поверхности суши земного шара.
Наращивание ресурсов культурных растений возможно в весьма широких пределах как за счет увеличения площадей их возделывания, так и за счет улучшения агротехники и выведения высокопродуктивных сортов. Считается, что полная мобилизация восполняемых ресурсов, включая растительные, может обеспечить существование на Земле не менее 6 млрд. человек.
Жизнь, зародившаяся на нашей планете около 4 млрд. лет назад и представляющая уникальное природное явление, прошла длительный путь развития, в результате которого возникли поразительно сложные живые системы - организмы. За этот период неоднократно менялся облик Земли, изменялся состав атмосферы, возникали и исчезали океаны и целые континенты. Многочисленные и некогда процветавшие группы растений и животных приходили на смену друг другу, давая дорогу все более и более сложным и совершенным живым организмам в условиях усиливающейся конкуренции и постоянно меняющегося климата. Закономерным этапом этого грандиозного процесса явилось появление мыслящих существ, разум которых позволил им не только осознать явление жизни во всех ее проявлениях, но также воссоздать в общих чертах историю ее развития и классифицировать формы живого во всем их удивительном разнообразии. Можно лишь предполагать, какими путями будет развиваться и совершенствоваться жизнь в будущем, однако уже сейчас ясно, что деятельность человека в очень большой мере негативно влияет на ее развитие. Одна из главнейших задач биологии, и в частности ботаники, заключается в том, чтобы показать не только материальную, но и духовную зависимость человечества от биосферы, являющейся, образно говоря, колыбелью нашей цивилизации. Сложность и бесконечное разнообразие окружающего нас живого мира, непревзойденная красота мироздания формируют жизненно важную духовную сторону нашего сознания.
