Первые и современные фотосинтезирующие организмы
Содержание
- Первые фотосинтезирующие организмы
- Современные фотосинтезирующие организмы
- Фотосинтез в растениях
- Водоросли и фотосинтез
- Эвглена
- Фотосинтетические бактерии:
Некоторые организмы способны захватывать энергию солнечного света и использовать ее для производства органических соединений. Этот процесс, известный как фотосинтез, необходим для поддержания жизни, поскольку обеспечивает энергию как для производителей, так и для потребителей. Фотосинтезирующие организмы, также известные как фотоавтотрофы, являются организмами, способными к процессу фотосинтеза, и включают высшие растения, некоторые протисты (водоросли и эвглена), а также бактерии.
При фотосинтезе световая энергия преобразуется в химическую энергию, которая хранится в виде глюкозы (сахара). Неорганические соединения (диоксид углерода, вода и солнечный свет) используются для производства глюкозы, кислорода и воды. Фотосинтезирующие организмы используют углерод для получения органических молекул (углеводов, липидов и белков), которые необходимы для построения биологической массы.
Кислород, образующийся в виде побочного продукта фотосинтеза, используется многими организмами, включая растения и животных, для клеточного дыхания. Большинство организмов полагаются на фотосинтез, прямо или косвенно, для получения питательных веществ. Гетеротрофные организмы, такие как животные, большинство бактерий и грибов, не способны к фотосинтезу или продуцированию биологических соединений из неорганических источников. Таким образом, они должны потрeбллять фотосинтетические организмы и другие автотрофы для получения питательных веществ.
Первые фотосинтезирующие организмы
Мы очень мало знаем о самых ранних источниках и организмах фотосинтеза. Были многочисленные предложения относительно того, где и как возник этот процесс, но нет прямых доказательств для подтверждения любого из возможных происхождений. Имеются внушительные доказательства того, что первые фотосинтезирующие организмы появились на Земле примерно от 3,2 до 3,5 млрд лет назад в виде строматолитов, слоистых структур, подобных формам, которые образуют некоторые современные цианобактерии. Существует также изотопное доказательство автотрофной фиксации углерода около 3,7-3,8 миллиарда лет назад, хотя нет ничего, что указывало бы на то, что эти организмы были фотосинтезирующими. Все эти утверждения о раннем фотосинтезе весьма противоречивы и вызвали множество споров в научном сообществе.
Хотя считается, что жизнь впервые появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад, вероятно, ранние организмы не метаболизировали кислород. Вместо этого они полагались на минералы, растворенные в горячей воде вокруг вулканических жерл. Возможно, что цианобактерии начали производить кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза. По мере роста концентрации кислорода в атмосфере, он начал отравлять многие другие формы ранней жизни. Это привело к эволюции новых организмов, которые могли использовать кислород в процессе, известном как дыхание.
Современные фотосинтезирующие организмы
К основным организмам, которые переpaбатывают энергию солнца в органические соединения относятся:
- Растения;
- Водоросли (диатомовые водоросли, фитопланктон, зеленые водоросли);
- Эвглена;
- Бактерии – цианобактерии и аноксигенные фотосинтетические бактерии.
Фотосинтез в растениях
Фотосинтез растений происходит в специализированных органеллах растительных клеток, называемых хлоропластами. Хлоропласты встречаются в листьях растений и содержат пигмент хлорофилл. Этот зеленый пигмент поглощает световую энергию, необходимую для процесса фотосинтеза. Хлоропласты содержат внутреннюю мембранную систему, состоящую из структур, называемых тилакоидами, которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию. Двуокись углерода превращается в углеводы в процессе, известном как фиксация углерода или цикл Кальвина. Углеводы могут хранится в виде крахмала, используемого во время дыхания или для производства целлюлозы. Кислород, который образуется в процессе, выделяется в атмосферу через поры в листьях растений, называемые устьицами.
Растения и цикл питательных веществ
Растения играют важную роль в цикле питательных веществ, в частности, углерода и кислорода. Водные и наземные растения (цветущие растения, мхи и папоротники) помогают регулировать углерод в атмосфере, удаляя углекислый газ из воздуха. Растения также важны для производства кислорода, который выделяется в воздух как ценный побочный продукт фотосинтеза.
Водоросли и фотосинтез
Водоросли представляют собой эукариотические организмы, которые имеют хаpaктеристики как растений, так и животных. Как и животные, водоросли способны питаться органическим материалом в окружающей их среде. Некоторые водоросли также содержат органеллы и структуры, обнаруженные в клетках животных, такие как жгутики и центриоли. Как и растения, водоросли содержат фотосинтетические органеллы, называемые хлоропластами. Хлоропласты содержат хлорофилл – зеленый пигмент, который поглощает световую энергию для фотосинтеза. Водоросли также имеют другие фотосинтетические пигменты, такие как каротиноиды и фикобилины.
Водоросли могут быть одноклеточными или существовать в виде больших многоклеточных организмов. Они живут в различных местах обитания, включая соленые и пресные водные среды, влажную почву или породы. Фотосинтезирующие водоросли, известные как фитопланктон, встречаются как в морской, так и в пресноводной среде. Морской фитопланктон состоит из диатомей и динофлагеллятов. Пресноводный фитопланктон включает зеленые водоросли и цианобактерии. Фитопланктон плавает вблизи поверхности воды, чтобы получить лучший доступ к солнечному свету, который необходим для фотосинтеза. Фотосинтетические водоросли жизненно важны для глобального цикла веществ, таких как углерод и кислород. Они поглощают углекислый газ из атмосферы и генерируют более половины кислорода на планетарном уровне.
Эвглена
Эвглена – одноклеточные протисты, которые были классифицированы по типу эвгленовые (Euglenophyta) с водорослями из-за своей способности к фотосинтезу. В настоящее время, ученые считают, что они не являются водорослями, а приобрели свои фотосинтетические способности через эндосимбиотические отношения с зелеными водорослями. Таким образом, эвглена была помещена в типологию эвгленозои (Euglenozoa).
Фотосинтетические бактерии:
Цианобактерии
Цианобактерии – это кислородные фотосинтетические бактерии. Они собирают солнечную энергию, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Как растения и водоросли, цианобактерии содержат хлорофилл и превращают углекислый газ в глюкозу через фиксацию углерода. В отличие от эукариотических растений и водорослей, цианобактерии являются прокариотическими организмами. Им не хватает окруженного мембраной ядра, хлоропластов и других органелл, обнаруженных в клетках растений и водорослей. Вместо этого цианобактерии имеют двойную наружную клеточную мембрану и сложенные внутренние тилакоидные мембраны, которые используются при фотосинтезе. Цианобактерии также способны к фиксации азота, процесс превращения атмосферного азота в аммиак, нитрит и нитрат. Эти вещества абсорбируются растениями для синтеза биологических соединений.
Цианобактерии встречаются в различных наземных биомах и водных средах. Некоторые из них считаются экстремофилами, потому что обитают в чрезвычайно суровых условиях, например горячие источники и гиперсоленные водоемы. Цианобактерии также существуют как фитопланктон и могут жить в других организмах, таких как грибы (лишайники), простейшие и растения. Они содержат пигменты фикоэритрин и фикоцианин, которые отвечают за их сине-зеленый цвет. Эти бактерии иногда ошибочно называют сине-зелеными водорослями, хотя они вообще к ним не принадлежат.
Аноксигенные бактерии
Аноксигенные фотосинтетические бактерии представляют собой фотоавтотрофы (синтезируют пищу с использованием солнечного света), которые не продуцируют кислород. В отличие от цианобактерий, растений и водорослей, эти бактерии не используют воду в качестве донора электронов в трaнcпортной цепи электрона при производстве АТФ. Вместо этого они используют водород, сероводород или серу в качестве основных доноров электронов. Аноксигенные бактерии также отличаются от цианобактерий тем, что у них нет хлорофилла для поглощения света. Они содержат бактериохлорофилл, который способен поглощать более короткие волны света, чем хлорофилл. Таким образом, бактерии с бактериохлорофиллом, как правило, обнаруживаются в глубоких водных зонах, куда могут проникать более короткие длины волн света.
Примеры аноксигенных фотосинтетических бактерий включают пурпурные и зеленые бактерии. Пурпурные бактериальные клетки бывают разных форм (сферические, стержневые, спиральные), и они могут быть подвижными или не подвижными. Пурпурные серные бактерии обычно встречаются в водных средах и серных источниках, где присутствует сероводород и отсутствует кислород. Пурпурные несерные бактерии используют более низкие концентрации сульфида, чем пурпурные серные бактерии. Зеленые бактериальные клетки обычно имеют сферическую или стержнеобразную форму, и в основном не подвижны. Зеленые серные бактерии используют сульфид или серу для фотосинтеза и не могут жить при наличии кислорода. Они процветают в богатых сульфидами водных средах и иногда образуют зеленоватый или коричневый окрас в своих местах обитания.
Химия (с греческого "эссенция") — одна из фундаментальных и обширнейших дисциплин естествознания, наука о составе, свойствах, строении и превращении веществ. Дисциплина, изучающая взаимодействие элементарных частиц и то, что возможно получить из них....
24 04 2024 10:47:52
Движение клеток является важной функцией в живых организмах. Без способности двигаться клетки не могли бы расти, делиться и мигрировать в те области, где они необходимы....
23 04 2024 19:57:14
Гаур (Bos frontalis), также известный, как индийский бизон - крупнейший из сохранившихся в наши дни представитель рода настоящие быки (Bos), родом из Южной и Юго-Восточной Азии....
22 04 2024 13:56:25
Картина «Золотая осень» вся пронизана солнечным светом, на ней очень много желтой краски, не зря художник дал ей такое название......
21 04 2024 10:13:18
В этой статье вы узнаете о 11 самых долгоживущих представителях различных групп животных в порядке увеличения продолжительности жизни....
20 04 2024 11:30:18
В водах Черного моря не водятся ни белые акулы, равно как и другие животные-людоеды. Однако всё же некоторые его обитатели представляют опасность для человека, а потому о них лучше узнать до начала отпуска на черноморском побережье....
19 04 2024 9:40:14
Среди работ Шишкина хочется обратить внимание на картину «Сосновый лес». Это уголок леса, который заметил художник, находясь недалеко от дачного поселка возле Петербурга....
18 04 2024 21:47:59
В крае произрастает около 800 видов растений, большая часть которых приспособилась к жизни в холодном и сухом климате. Но активная деятельность человека по освоению новых территорий, незаконные вырубки лесов и природные пожары привели к тому, что более двух сотен видов растений оказались на грани исчезновения....
17 04 2024 6:27:52
Из-за огромных размеров в Тихом океане обитает бесчисленное множество видов морских существ, и одними из самых известных животных являются......
16 04 2024 6:45:28
Приматы - один из наиболее разнообразных отрядов млекопитающих, после грызунов (Rodentia) и рукокрылых (Chiroptera), который насчитывает 300 (или более) видов....
15 04 2024 3:54:27
Наверное не найдется ни одного человека, который бы не радовался наступлению лета. Особенно его ждут все школьники, ведь впереди продолжительные летние каникулы....
14 04 2024 20:21:38
ОТВЕТ: Скорость передвижения черепах зависит от вида и от того, сколько лет животному. Молодые черепахи намного медленнее, чем старые....
13 04 2024 8:26:31
Киты всегда вызывали неподдельный интерес у людей, что неудивительно. Эти величественные гиганты по размерам превосходят почти всех динозавров, а среди современных животных им и вовсе нет равных....
12 04 2024 10:34:53
Капская земляная белка (Xerus inauris) - небольшой грызун из рода земляные белки (Xerus), обитающий в пустынях и саванах южной части Африканского континента....
11 04 2024 14:40:29
Вы когда-нибудь задумывались, почему у вас есть такой особый цвет глаз или тип волос? Все это связано с передачей генов....
10 04 2024 4:19:11
С сыром не так просто. Если уж строго придерживаться правил питания для кошки, то этим продуктом лучше не кормить вообще. Но сыр сыру рознь....
09 04 2024 4:40:19
Моря нашей планеты расположены в разных регионах, и поэтому сильно отличаются по температуре воды. Самым холодным морем Земли принято считать......
08 04 2024 3:47:32
Северная Америка лежит в широтах от арктических до субэкваториальных. На побережье климат морской, а вглубь материка – континентальный....
07 04 2024 18:44:45
ОТВЕТ: Берингов пролив расположен в Северном полушарии Земли, между США и Россией, а также соединяет Северный Ледовитый и Тихий океаны....
06 04 2024 4:46:20
Чередование поколений описывает жизненный цикл растения, как оно изменяется между пoлoвoй и бесполой фазами (поколениями)....
05 04 2024 22:22:32
Изначально география являлась исключительно описательной наукой. Ее основной задачей был сбор информации о близлежащих территориях....
04 04 2024 3:59:47
С наступлением ноября начинается поздняя осень. Обычно это время почти никто не любит. Так как конец осени унылая и скучная пора....
03 04 2024 8:49:27
Загрязнение атмосферного воздуха происходит из широкого спектра источников, которые можно разделить на следующие четыре группы: передвижные, стационарные, местные и природные (естественные)....
02 04 2024 11:50:36
В акватории Тихого океана есть множество морей, заливов и проливов. О последних и пойдет речь в этой статье....
01 04 2024 4:11:28
Коралловые рифы являются известковыми органогенными геологическими структурами. В основном они состоят из кораллов, которые образуются с помощью маленьких беспозвоночных морских животных....
31 03 2024 3:39:53
Узнай, какое море является самым южным на планете, в Евразии и на территории России....
30 03 2024 11:57:52
Флора Хабаровского края - одна из самых богатых в России по своему видовому составу. Здесь обитает около 2500 видов растений, большая часть которых - типичные представители горных и лесных массивов....
29 03 2024 9:25:55
Деньги играют невероятно важную роль в жизни человека. На них основана экономика всех государств мира. Некоторые историки даже считают деньги важнейшим изобретением в истории человечества....
28 03 2024 17:23:35
ОТВЕТ: Страна Россия расположена на материке Евразия, который включает две части света: Азию и Европу. Примерно 75 процентов России находится на территории Азии, а остальные 25 процентов в Европе....
27 03 2024 16:15:11
Пятнистый окрас ‒ один из самых распространённых у кошек, особенно беспородных. Однако он допускается и в стандартах многих пород, а в некоторых даже является одним из породообразующих признаков....
26 03 2024 12:20:54
Гидросфера – это оболочка Земли, которая объединяет всю воду на нашей планете. Всего на Земле находится 1,39 млрд куб. км воды, чья масса составляет 1,46 квинтиллионов тонн....
25 03 2024 6:49:12
Арктические пустыни кардинально отличаются от обычных пустынь. Здесь нет песка, а температуры зачастую далеко не жаркие, а наоборот минусовые....
24 03 2024 20:56:20
Яванский носорог, вероятно, самое редкое крупное млекопитающее на планете. Популяция составляет не более 50 особей в дикой природе и ни одного в неволе....
23 03 2024 18:24:32
Холоднее всего в Северном Ледовитом океане, где средняя температура воды не превышает 1°С....
22 03 2024 1:18:33
Зоология, как наука включает в себя увлекательный и важный клад знаний, позволяющий лучше понять животных, дикую природу, окружающую среду, и даже нас самих....
21 03 2024 18:52:12
Планеты земной группы хаpaктеризуются плотной поверхностью и, как правило, состоят из силикатных соединений. В Солнечной системе есть только 4 таких планеты......
20 03 2024 18:55:19
Северный Ледовитый океан расположен между двумя материками — Евразией и Северной Америкой, а также является наименьшим среди остальных на Земле....
19 03 2024 18:11:51
Вы знали, что растения потеют? Tрaнcпирация - это одновременно важный и трудоемкий процесс для растений, требующий поддержания тонкого баланса между ним и другими жизненно необходимыми клеточными процессами....
18 03 2024 2:27:58
ОТВЕТ: Лось способен развивать максимальную скорость бега до......
17 03 2024 15:54:53
Любителям хомяков хорошо известно, что они едят самые разные фрукты и овощи, но могут ли хомяки есть морковь?...
16 03 2024 17:57:44
Природная зона – это часть географической оболочки Земли, которую отличают особенности животного и растительного мира, рельефа, климата. Можно выделить 9 крупных природных зон, которые иногда подразделяют на более мелкие....
15 03 2024 0:36:49
Благодаря большим шипам покрывающим все тело животного - молох, является легко узнаваемой ящерицей. За исключением двух больших шипов на голове, остальные шипы...
14 03 2024 6:48:48
Вот наконец после поздней осени наступила – зима. Каждый, особенно дети желают побыть у нее в гостях....
13 03 2024 5:52:33
ОТВЕТ: Дождевой червь имеет пять аортальных дуг (кольцевые сосуды), которые функционирует подобно сердцу....
12 03 2024 0:36:59
Совокупность всех организмов на нашей планете называют живым веществом. В данной статье мы расскажем о его важнейших хаpaктеристиках и свойствах, а также о функциях, которые оно выполняет в биосфере....
11 03 2024 12:58:30
Систематика растений - это наука, которая включает в себя и охватывает традиционную систематику; однако ее основной целью является реконструкция эволюционной истории жизни растений. Она...
10 03 2024 16:21:36
Россия – крупнейшее государство мира, и потому ее природа крайне разнообразна. Например, на севере страны можно встретить белых медведей, а на юге растут пальмы....
09 03 2024 1:35:59
Золото - древний, один из самых редких, благородный металл желтого цвета, который люди стали добывать в эпоху неолита. Человечество начало использовать золото еще до нашей эры....
08 03 2024 12:25:40
ОТВЕТ: Облака плавают в воздухе, достаточно плотном, чтобы поддерживать их. В основном это связано с изменением температуры атмосферы....
07 03 2024 3:37:57
Экологическая наука - это изучение взаимодействия между физическими, химическими и биологическими компонентами природы....
06 03 2024 1:22:22
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 ::
Размножение и развитие животных (3 класс, окружающий мир)
Морфологический разбор причастия – примеры морфемного разбора слова по составу
Самая краткая биография Андерсена
Лица глаголов, как определить – таблица для 1, 2, 3 лица в русском языке
Этапы антропогенеза – основные в таблице (9 класс, биология)
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Местоимения 3 лица в русском языке, единственного и множественного числа
Московский Кремль и его достопримечательности (2 класс, окружающий мир)
Естественный и искусственный отбор – сравнение в таблице
Наклонение глагола – как определить, таблица с примерами в русском языке
Самые большие равнины на территории России: названия, карта, границы, климат и фото
Спряжения глаголов – как определить, таблица 1 и 2 спряжения в русском языке, правило и исключения
Строение глаза и функции его частей в таблице
Агния Барто биография для детей (3 класс) кратко
Взаимоотношения между организмами – примеры, хаpaктеристика и таблица
Самая краткая биография Гайдара
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Русско-японская война 1904-1905 гг кратко даты и события в таблице
Природные зоны России — карта, названия, географическая хаpaктеристика и таблица
Анализаторы человека в таблице, центральные отделы органов чувств
Богдан Хмельницкий краткая биография
Самая краткая биография Бетховена
Природные зоны таблица(7 класс) по географии
Таблица “Природные зоны климатических поясов”, особенности климата мира
Красота гор, самые высокие горы (доклад 2 класс, окружающий мир)
Самая краткая биография Грига
Богатство (обществознание, 5 класс)
Строение эукариотической клетки в таблице, кратко о функциях (9 класс, биология)
Краткая биография Бетховена и интересные факты жизни и творчества композитора Людвига ван Бетховена для детей
Мэджик Джонсон (Magic Johnson) краткая биография баскетболиста
Внутреннее строение млекопитающих – таблица кратко
Местоимения 2 лица единственного и множественного числа в русском языке
Основные природные зоны Канады
Соляной бунт 1648 года кратко, причины и итоги восстания в таблице
Основные события Первой мировой войны – хронология в таблице
Строение и функции кожи человека в таблице
Детритная пищевая цепь – звенья и примеры
Краткая биография Пастернака Бориса Леонидовича интересное о творчестве писателя
Определение, примеры, виды и формы комменсализма
На какие вопросы отвечает причастие и деепричастие
Предлоги места в английском языке в таблице (4 класс)
Интересные факты о Северной Америке
Самая краткая биография Марко Поло
Исследователи Северной Америки – история открытия и исследования
Модификационная изменчивость – значение в жизни организма, примеры и особенности