Почему свет тепло вода являются незаменимыми факторами
Скорость фотосинтеза зависит от факторов, среди которых выделяют свет, концентрацию углекислого газа, воду, температуру. Почему эти факторы являются лимитирующими для реакций фотосинтеза?
1) Свет — источник энергии для световых реакций фотосинтеза; при его недостатке интенсивность фотосинтеза снижается;
2) СО2 — основной компонент реакций синтеза глюкозы (углеводов); при его недостатке интенсивность фотосинтеза снижается. Вода является донором электронов для ЭТЦ тилакоидов в световой фазе фотосинтеза. При недостатке воды закрываются устьица, поэтому снижается поступление углекислого газа, поэтому снижается интенсивность фотосинтеза.
3) все реакции фотосинтеза осуществляются при участии ферментов, активность которых зависит от температуры.
Лимитрующие факторы — факторы, которые при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает какое-либо проявление жизнедеятельности организмов.
Скорость фотосинтеза возрастает линейно, или прямо пропорционально, увеличению интенсивности света. В области лимитирования светом скорость фотосинтеза не изменяется при уменьшении концентрации СО2.
Вода доставляет минеральные вещества от корня; обеспечивает испарение и растворение веществ; понижение или повышение температуры ведет к денатурации ферментов, замедляет процесс фотосинтеза.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Ответ включает все названные выше элементы и не содержит биологических ошибок | 3 |
| Ответ включает 2 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок. Ответ включает 3 названных выше элемента, но содержит негрубые биологические ошибки | 2 |
| Ответ включает 1 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок. Ответ включает 2 из названных выше элементов, но содержит негрубые биологические ошибки | 1 |
| Ответ неправильный | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Вода не является компонентом реакций синтеза глюкозы. Таким компонентом является только углекислый газ. Цикл Кальвина, в котором происходит синтез сахарофосфатов (из которых потом и образуется глюкоза, дисахара, полисахариды, ЖК, амк), фиксирует только CO2 и восстанавливает его с помощью НАДФН. Вода же используется только как донор электронов для ЭТЦ тилакоидов в световой фазе фотосинтеза. Но, так как вода самое распространенное вещество в любой клетке, считать ее лимитирующим фактором нельзя. Воды всегда хватает для фотосинтеза, даже в условиях засухи, так как в этом случае растение закрывает устьица на весь дневной период для экономии влаги, что приводит к быстрому расходованию углекислого газа. Поэтому в даже в условиях засухи лимитировать фотосинтез будет не вода, а СО2.
Рекомендую убрать воду из списка лимитирующих факторов в тексте задания и пояснении к нему.
При недостатке воды растение будет закрывать устьица, сбрасывать листья, увядать. Эти процессы препятствуют фотосинтезу.
В Вашем мнении смешано три факта, которые не доказывают, что вода это лимитирующий фактор.
Вы отвечаете: «При недостатке воды растение будет закрывать устьица» — да, такая реакция у растения возможна, но закрытые устьица в условиях светового дня гораздо быстрее приводят к расходованию углекислого газа в процессе фотосинтеза, а не воды, так как СО2 в несколько порядков меньше, чем воды в растении. Здесь лимитирует скорость фотосинтеза снова CO2, но не вода.
Вы пишите: «При недостатке воды растение будет. сбрасывать листья, увядать. Эти процессы препятствуют фотосинтезу.» Именно «препятствуют». А точнее сказать, листовой опад в принципе отменяет фотосинтез в растении. Поэтому считать воду (из-за снижения давления которой произошел листовой опад) фактором, снижающим скорость фотосинтеза, это все равно, что считать деньги лимитирующим фактором в реакции получения водорода, потому что из-за их отсутствия мы не смогли приобрести аппарат Киппа, в котором должна идти реакция получения водорода.
На ЕГЭ по биологии в 2013 году задание было предложено именно в такой формулировке, менять ее мы не будем. Если вы сможете убедить нас в том, что составители ЕГЭ ошиблись, задавая такой вопрос, так и напишем. Пока находим ваше мнение слишком категоричным. Опрошенные нами специалисты с вами не согласны.
Полагаем, что лимитирующий фактор не обязательно должен влиять на фотосинтез прямо. Это влияние может быть и опосредованным. На фотосинтез, в первую очередь, влияют концентрация углекислого газа и освещенность, но влияют также температура окружающей среды, обеспеченность растения водой и минеральными элементами. При недостатке воды закрываются устьица, поэтому снижается поступление углекислого газа, из-за чего снижается интенсивность фотосинтеза. Но первопричина — недостаток воды. Если вы не разделяете эту позицию, приведите, пожалуйста, ссылки на авторитетные источники, подтверждающие вашу точку зрения.
Спасибо за внесенные исправления в п.2 пояснений. Прежде всего, я ратовал именно за исключение воды как «основного компонента реакций синтеза глюкозы». Считать или не считать воду фактором, лимитирующим скорость фотосинтеза, оставим на личное усмотрение каждого. Прямо недостаток воды не влияет на скорость фотосинтеза, лишь опосредованно.
Источник
Откуда в доме тепло и свет?
Почему нужно экономить электроэнергию
Нас с детства учили выключать свет, когда выходишь из комнаты, и отключать приборы из розетки, когда их не используешь, только не объясняют, почему. Электричество, горячая вода, отопление — незаменимые атрибуты современной жизни. Мы ежедневно пользуемся электроприборами, освещение делает наши дома и квартиры удобными и уютными, а улицы — безопасными, батареи согревают жилые пространства зимой, а без горячей воды сложно обойтись даже летом — вспомните, сколько дискомфорта приносит отключение горячей воды. Мы привыкли к этому, но мало кто задумывается, что свет и тепло — результат сложного процесса, который сильно нагружает природу и требует ресурсов в больших объемах.
Ресурсы — энергия — свет и тепло
Ничто в мире не исчезает в никуда и не появляется из ниоткуда. Так и у электричества, горячей воды и тепла есть источники. Это полезные ископаемые: уголь, газ, нефть и нефтепродукты, урановая руда, а также возобновляемые источники — ветер, вода, солнечный свет, приливы и отливы, биомасса и термальные источники. Прежде, чем свет и тепло достигнут наших домов, ресурсы проходят долгий путь. Сначала они добываются и доставляются на электростанцию. На электростанции из них вырабатывается энергия, которая передается и распределяется по территории и в конце концов доходит до нас.
Мы видим провода, по которым передается электричество, а откуда они тянутся, знают далеко не все. Все, что происходит на электростанции, остается за границами нашего восприятия. Аналогично можно видеть часть труб, по которым течет горячая вода, но где же они берут начало? В централизованных котельных или на тех же электростанциях. Большинство электростанций, кроме электроэнергии, производят тепло — оно является побочным продуктом выработки энергии.
Тепловые электростанции
В России 57,7% электроэнергии производится на тепловых электростанциях (ТЭС). В процессе сгорания ископаемого топлива образуется тепловая энергия пара — она используется для отопления. Далее пар с высоким давлением приводит во вращение турбину. Турбина вращает магнит внутри генератора, который вырабатывает электроэнергию.
Фундамент этого процесса — источники первичной энергии. Это ископаемые виды органического топлива: нефть, уголь и природный газ. Чаще всего на ТЭС используются последние два.
Доля угля в топливно-энергетическом балансе России составляет 15% . Уголь — недорогой вид топлива и широко представлен в разных регионах. Кроме того, разведанные запасы угля больше, чем разведанные запасы природного газа. Но угольные ТЭС обладают более низким КПД по отпуску электроэнергии и быстрее изнашиваются.
В России природный газ составляет 40% первичной энергии. Газ доступен практически во всех промышленных зонах России и более эффективен экономически: электрический КПД современной газовой электростанции может достичь 60%, в то время как угольной — максимум 34%. Кроме того, газ — более чистое топливо: при его сгорании выделяется почти в два раза меньше углекислого газа , чем при сгорании угля.
В малой энергетике (например, в отдаленных регионах, которые не могут быть подключены к общей сети, или на отдельных объектах) чаще всего в виде топлива используются нефтепродукты — мазут и дизель. Дизельное топливо (солярка) — нефтепродукт, который образуется в результате перегонки нефти, но это дорогой и вредный для окружающей среды вид топлива. В середине двадцатого века на некоторых ТЭС активно использовали мазут — смесь тяжелых углеводородов, остаточный продукт перегонки нефти. Но сейчас в качестве основного топлива он не используется из-за высокой цены. Что к лучшему — при сжигании мазута выделяется много оксида серы.
Какой бы из видов топлива не использовался, при его сжигании на ТЭС выделяется углекислый газ и водяной пар. Серый дым, который поднимается из тонких труб ТЭС, — это продукты сгорания, включающие СО2 и массу других вредных элементов. Водяной пар можно увидеть над большими трубами — он так же, как и СО2, является парниковым газом , а значит, его выбросы способствуют изменению климата.
Каждый раз, включая свет или электроприборы, представьте себе картинку: у вас в доме горит свет, работает стиральная машина, заряжается телефон — а на другом конце электросети производится энергия, и парниковые газы поступают в атмосферу. Нас с детства учат выключать свет, когда выходишь из комнаты, и отключать приборы из розетки, когда их не используешь, только не объясняют, почему. Парниковые газы — одна из весомых причин приобрести такую привычку. А еще нефть, уголь, газ — исчерпаемые ресурсы, их запасы не смогут обеспечить энергией будущие поколения. Кроме того, с каждым расходуемым киловаттом энергии ресурсы исчезают из недр земли, а значит, разрушаются экосистемы.
Атомные электростанции (АЭС)
В России 18,7% электроэнергии вырабатывается на атомных электростанциях (АЭС). В качестве топлива на них использует Уран-235, и на этих станциях установлен ядерный реактор. В остальной сам процесс выработки энергии похож на ТЭС, с единственным отличием на первом этапе — тепловая энергия образуется в результате распада Урана-235.
В отличие от ТЭС, при работе атомных электростанций (АЭС) не создаются выбросы вредных веществ в атмосферу. Атомные станции в Европе ежегодно помогают сократить выбросы на 700 млн тонн СО2, в России на 210 млн тонн СО2. Но в результате работы ядерного реактора образуются радиоактивные отходы. Часть из них перерабатывается для дальнейшего использования, остальное держат в специальных хранилищах, чтобы они не нанесли вред человеку и окружающей среде. То есть эти отходы будут накапливаться и храниться — по человеческим меркам — вечно.
Обеспечение безопасности на АЭС — очень сложный и важный момент. Малейшие нарушения чреваты тяжелыми последствиями, которые распространяются на большие территории и делают их не просто непригодными для жизни, но и опасными для здоровья. Есть печальные случаи — Чернобыль и Фукусима-1. Свести риски к минимуму, обеспечив безопасность работы АЭС на 100%, увы, невозможно. А радиацию человек нейтрализовать не способен.
Возобновляемые источники энергии
17,7% электроэнергии в России производится на гидроэлектростанциях (ГЭС).
Гидроэнергетика в России хорошо развита, так как на территории страны много крупных рек. Это способ отказаться от « грязных » видов топлива там, где есть подходящие реки. В ходе выработки энергии на ГЭС не создается выбросов — это главное преимущество. Но и у этой системы есть свои минусы — строительство и эксплуатация ГЭС сильно изменяет речные экосистемы.
Многие страны обеспокоены климатическими изменениями и поэтому стремятся отказаться от углеводородов в пользу возобновляемых источников энергии (ВИЭ), чтобы снизить выбросы парниковых газов. В России доля ВИЭ пока меньше 1%.
Главное преимущество ВИЭ в том, что в результате их использования не создаются выбросы парниковых газов и вредных веществ, и они неиссякаемы. Но развитие ВИЭ тормозит ряд недостатков: многие зависят от метеорологических и климатических условий, большинство неконкурентоспособны, невозможна транспортировка такой энергии на дальние расстояния.
По данным системного оператора единой электроэнергетической системы России, суммарная установленная электрическая мощность ветряных электростанций в стране составляет всего 0,08% от установленной мощности всех электростанций. Биоэнергетика — одно их самых перспективных направлений для России. Наибольшим потенциалом обладают сферы утилизации отходов — аграрного и деревообрабатывающего секторов и пищевой промышленности. На морских (приливных) электростанциях для производства электроэнергии используется движения волн, приливов и отливов. Единственная в России морская электростанция расположена в Мурманской области на берегу залива Кислая губа. Она была построена в рамках эксперимента и до сих пор функционирует в этом режиме. Солнечная энергетика в России развивается очень медленно, несмотря на то, что солнца здесь гораздо больше, чем во многих странах Европы, где солнечные батареи используются повсеместно.
Но не все так солнечно и в области возобновляемой энергетики. У ветровых турбин много противников из-за их негативного воздействия на окружающую среду, в частности, из-за угрозы для птиц, а также высокого уровня шума. Производство солнечных батарей энергоемко, а процессы биоэнергетики могут нарушить минеральный баланс почвы. Это ставит под вопрос экологичность данных типов производства энергии.
Производство энергии, даже из возобновляемых источников, создает серьезные экологические проблемы. Поэтому необходимо разрабатывать новые способы ее получения — более безопасные и менее ресурсоемкие. Но пока экосистемы разрушаются, климат продолжает стремительно изменяться, запасы ресурсов сокращаются. Поэтому разумное использование энергии и бережное отношение к ней — это необходимость и привычка, которая поможет снизить вредное воздействие на окружающую среду. И она доступна каждому из нас.
Подготовила Татьяна Иванникова
Источники фото: PxHere, Wikimedia Commons (ПАО «Мосэнерго»/Анна Самарина; Trougnouf; Andshel)
Источник
